72a27f500c942f5cbb2711b4ea06fa69ea0f72bd
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.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/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     std::vector<Instruction*> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
188     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
189     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
190                                       Constant *RHSC);
191     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
192     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
193     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
194     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
195                                                 Instruction *LHS,
196                                                 ConstantInt *RHS);
197     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
198                                 ConstantInt *DivRHS);
199
200     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
201                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
202     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
203                                      BinaryOperator &I);
204     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
205     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
206     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
207     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
208     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
209     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
210     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
211     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
212     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
213     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
214     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
215     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
216     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
217     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
218     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
219     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
220                                 Instruction *FI);
221     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
222     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
223     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
224     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
225     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
226     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
227     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
228     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
229     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
230     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
231     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
232     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
233     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
234     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
235     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
236
237     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
238     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
239
240   private:
241     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
242     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
243     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
244     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
245                                    bool DoXform = true);
246     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
247
248   public:
249     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
250     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
251     //
252     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
253       assert(New && New->getParent() == 0 &&
254              "New instruction already inserted into a basic block!");
255       BasicBlock *BB = Old.getParent();
256       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
257       AddToWorkList(New);
258       return New;
259     }
260
261     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
262     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
263     /// cast.
264     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
265                             Instruction &Pos) {
266       if (V->getType() == Ty) return V;
267
268       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
269         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
270       
271       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
272       AddToWorkList(C);
273       return C;
274     }
275         
276     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
277       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
278     }
279
280
281     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
282     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
283     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
284     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
285     // modified.
286     //
287     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
288       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
289       if (&I != V) {
290         I.replaceAllUsesWith(V);
291         return &I;
292       } else {
293         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
294         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
295         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
296         return &I;
297       }
298     }
299
300     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
301     // found to be replacable with another preexisting expression or was
302     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
303     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
304     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
305     //
306     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
307       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
308       if (Old != New)
309         Old->replaceAllUsesWith(New);
310       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
311         AddToWorkList(I);
312       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
313         AddToWorkList(I);
314       return true;
315     }
316     
317     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
318     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
319     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
320     // this function.
321     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
322       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
323       AddUsesToWorkList(I);
324       RemoveFromWorkList(&I);
325       I.eraseFromParent();
326       return 0;  // Don't do anything with FI
327     }
328         
329     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
330                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
331       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
332     }
333     
334     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
335                            unsigned Depth = 0) const {
336       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
337     }
338     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
339       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
340     }
341
342   private:
343     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
344     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
345     /// casts that are known to not do anything...
346     ///
347     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
348                                    Value *V, const Type *DestTy,
349                                    Instruction *InsertBefore);
350
351     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
352     /// commutative operators.
353     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
354
355     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
356     /// most-complex to least-complex order.
357     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
358
359     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
360     /// on the demanded bits.
361     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
362                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
363                               unsigned Depth = 0);
364
365     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
366                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
367       
368     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
369     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
370     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
371     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
372
373     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
374     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
375     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
376     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
377     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
378     
379     
380     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
381                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
382     
383     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
384                               bool isSub, Instruction &I);
385     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
386                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
387     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
388     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
389     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
390     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
391     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
392
393
394     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
395
396     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
397                                     unsigned CastOpc,
398                                     int &NumCastsRemoved);
399     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
400                                         unsigned PrefAlign = 0);
401
402   };
403 }
404
405 char InstCombiner::ID = 0;
406 static RegisterPass<InstCombiner>
407 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
408
409 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
410 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
411 static unsigned getComplexity(Value *V) {
412   if (isa<Instruction>(V)) {
413     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
414       return 3;
415     return 4;
416   }
417   if (isa<Argument>(V)) return 3;
418   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
419 }
420
421 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
422 // it.
423 static bool isOnlyUse(Value *V) {
424   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
425 }
426
427 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
428 // though a va_arg area...
429 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
430   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
431     if (ITy->getBitWidth() < 32)
432       return Type::Int32Ty;
433   }
434   return Ty;
435 }
436
437 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
438 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
439 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
440   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
441     return I->getOperand(0);
442   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
443     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
444       return CE->getOperand(0);
445   return 0;
446 }
447
448 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
449 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
450 static Instruction::CastOps 
451 isEliminableCastPair(
452   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
453   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
454   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
455   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
456 ) {
457   
458   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
459   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
460
461   // Get the opcodes of the two Cast instructions
462   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
463   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
464
465   return Instruction::CastOps(
466       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
467                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
468 }
469
470 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
471 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
472 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
473 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
474                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
475   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
476   
477   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
478   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
479     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
480       return false;
481   return true;
482 }
483
484 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
485 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
486 /// casts that are known to not do anything...
487 ///
488 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
489                                              Value *V, const Type *DestTy,
490                                              Instruction *InsertBefore) {
491   if (V->getType() == DestTy) return V;
492   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
493     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
494   
495   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
496 }
497
498 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
499 // operators:
500 //
501 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
502 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
503 //     binary operators.
504 //
505 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
506 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
507 //
508 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
509   bool Changed = false;
510   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
511     Changed = !I.swapOperands();
512
513   if (!I.isAssociative()) return Changed;
514   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
515   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
516     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
517       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
518         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
519                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
520                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
521         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
522         I.setOperand(1, Folded);
523         return true;
524       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
525         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
526             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
527           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
528           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
529
530           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
531           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
532           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
533                                                     Op1->getOperand(0),
534                                                     Op1->getName(), &I);
535           AddToWorkList(New);
536           I.setOperand(0, New);
537           I.setOperand(1, Folded);
538           return true;
539         }
540     }
541   return Changed;
542 }
543
544 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
545 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
546 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
547 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
548   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
549     return false;
550   I.swapOperands();
551   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
552   return true;
553 }
554
555 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
556 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
557 //
558 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
559   if (BinaryOperator::isNeg(V))
560     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
561
562   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
563   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
564     return ConstantExpr::getNeg(C);
565
566   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
567     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
568       return ConstantExpr::getNeg(C);
569
570   return 0;
571 }
572
573 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
574   if (BinaryOperator::isNot(V))
575     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
576
577   // Constants can be considered to be not'ed values...
578   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
579     return ConstantInt::get(~C->getValue());
580   return 0;
581 }
582
583 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
584 // other computations (because it has a constant operand), return the
585 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
586 // Otherwise, return null.
587 //
588 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
589   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
590     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
591       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
592         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
593           return I->getOperand(0);
594       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
595         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
596           // The multiplier is really 1 << CST.
597           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
598           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
599           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
600           return I->getOperand(0);
601         }
602     }
603   return 0;
604 }
605
606 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
607 /// expression, return it.
608 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
609   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
610   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
611     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
612       return cast<User>(V);
613   return false;
614 }
615
616 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
617 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
618 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
619   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
620     return I->getOpcode();
621   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
622     return CE->getOpcode();
623   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
624   return Instruction::UserOp1;
625 }
626
627 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
628 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
629   APInt Val(C->getValue());
630   return ConstantInt::get(++Val);
631 }
632 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
633 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
634   APInt Val(C->getValue());
635   return ConstantInt::get(--Val);
636 }
637 /// Add - Add two ConstantInts together
638 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
639   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
640 }
641 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
642 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
643   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
644 }
645 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
646 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
647   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
648 }
649 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
650 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
651   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
652 }
653 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
654 /// this size.
655 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
656   uint32_t W = C1->getBitWidth();
657   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
658   if (sign) {
659     LHSExt.sext(W * 2);
660     RHSExt.sext(W * 2);
661   } else {
662     LHSExt.zext(W * 2);
663     RHSExt.zext(W * 2);
664   }
665
666   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
667
668   if (sign) {
669     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
670     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
671     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
672   } else 
673     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
674 }
675
676
677 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
678 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
679 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
680 /// constant and return true.
681 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
682                                    APInt Demanded) {
683   assert(I && "No instruction?");
684   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
685
686   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
687   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
688   if (!OpC) return false;
689
690   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
691   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
692   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
693     return false;
694
695   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
696   Demanded &= OpC->getValue();
697   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
698   return true;
699 }
700
701 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
702 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
703 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
704 // min/max.
705 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
706                                                    const APInt& KnownZero,
707                                                    const APInt& KnownOne,
708                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
709   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
710   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
711          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
712          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
713          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
714   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
715
716   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
717   // bit if it is unknown.
718   Min = KnownOne;
719   Max = KnownOne|UnknownBits;
720   
721   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
722     Min.set(BitWidth-1);
723     Max.clear(BitWidth-1);
724   }
725 }
726
727 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
728 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
729 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
730 // min/max.
731 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
732                                                      const APInt &KnownZero,
733                                                      const APInt &KnownOne,
734                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
735   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
736   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
737          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
738          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
739          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
740   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
741   
742   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
743   Min = KnownOne;
744   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
745   Max = KnownOne|UnknownBits;
746 }
747
748 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
749 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
750 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
751 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
752 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
753 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
754 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
755 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
756 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
757 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
758 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
759 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
760 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
761 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
762 /// and KnownOne must all be the same.
763 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
764                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
765                                         unsigned Depth) {
766   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
767   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
768   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
769   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
770   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
771          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
772          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
773          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
774           must have same BitWidth");
775   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
776     // We know all of the bits for a constant!
777     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
778     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
779     return false;
780   }
781   
782   KnownZero.clear(); 
783   KnownOne.clear();
784   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
785     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
786       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
787       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
788       return false;
789     }
790     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
791     // just set the DemandedMask to all bits.
792     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
793   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
794     if (V != UndefValue::get(VTy))
795       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
796     return false;
797   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
798     return false;
799   }
800   
801   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
802   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
803
804   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
805   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
806   switch (I->getOpcode()) {
807   default:
808     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
809     break;
810   case Instruction::And:
811     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
812     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
813                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
814       return true;
815     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
816            "Bits known to be one AND zero?"); 
817
818     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
819     // LHS.
820     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
821                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
822       return true;
823     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
824            "Bits known to be one AND zero?"); 
825
826     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
827     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
828     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
829         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
830       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
831     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
832         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
833       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
834     
835     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
836     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
837       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
838       
839     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
840     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
841       return UpdateValueUsesWith(I, I);
842       
843     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
844     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
845     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
846     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
847     break;
848   case Instruction::Or:
849     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
850     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
851                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
852       return true;
853     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
854            "Bits known to be one AND zero?"); 
855     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
856     // LHS.
857     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
858                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
859       return true;
860     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
861            "Bits known to be one AND zero?"); 
862     
863     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
864     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
865     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
866         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
867       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
868     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
869         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
870       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
871
872     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
873     // the other side, just use the 'other' side.
874     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
875         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
876       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
877     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
878         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
879       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
880         
881     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
882     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
883       return UpdateValueUsesWith(I, I);
884           
885     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
886     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
887     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
888     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
889     break;
890   case Instruction::Xor: {
891     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
892                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
893       return true;
894     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
895            "Bits known to be one AND zero?"); 
896     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
897                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
898       return true;
899     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
900            "Bits known to be one AND zero?"); 
901     
902     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
903     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
904     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
905       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
906     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
907       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
908     
909     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
910     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
911                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
912     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
913     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
914                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
915     
916     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
917     // other, turn this into an *inclusive* or.
918     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
919     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
920       Instruction *Or =
921         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
922                                  I->getName());
923       InsertNewInstBefore(Or, *I);
924       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
925     }
926     
927     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
928     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
929     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
930     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
931     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
932       // all known
933       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
934         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
935         Instruction *And = 
936           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
937         InsertNewInstBefore(And, *I);
938         return UpdateValueUsesWith(I, And);
939       }
940     }
941     
942     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
943     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
944     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
945       return UpdateValueUsesWith(I, I);
946     
947     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
948     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
949     break;
950   }
951   case Instruction::Select:
952     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
953                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
954       return true;
955     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
956                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
957       return true;
958     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
959            "Bits known to be one AND zero?"); 
960     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
961            "Bits known to be one AND zero?"); 
962     
963     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
964     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
965       return UpdateValueUsesWith(I, I);
966     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
967       return UpdateValueUsesWith(I, I);
968     
969     // Only known if known in both the LHS and RHS.
970     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
971     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
972     break;
973   case Instruction::Trunc: {
974     uint32_t truncBf = 
975       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
976     DemandedMask.zext(truncBf);
977     RHSKnownZero.zext(truncBf);
978     RHSKnownOne.zext(truncBf);
979     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
980                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
981       return true;
982     DemandedMask.trunc(BitWidth);
983     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
984     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
985     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
986            "Bits known to be one AND zero?"); 
987     break;
988   }
989   case Instruction::BitCast:
990     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
991       return false;
992       
993     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
994                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
995       return true;
996     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
997            "Bits known to be one AND zero?"); 
998     break;
999   case Instruction::ZExt: {
1000     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1001     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1002     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1003     
1004     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1005     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1006     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1007     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1008                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1009       return true;
1010     DemandedMask.zext(BitWidth);
1011     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1012     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1013     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1014            "Bits known to be one AND zero?"); 
1015     // The top bits are known to be zero.
1016     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1017     break;
1018   }
1019   case Instruction::SExt: {
1020     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1021     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1022     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1023     
1024     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1025                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1026
1027     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1028     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1029     // bit is demanded.
1030     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1031       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1032       
1033     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1034     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1035     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1036     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1037                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1038       return true;
1039     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1040     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1041     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1042     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1043            "Bits known to be one AND zero?"); 
1044       
1045     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1046     // top bits of the result.
1047
1048     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1049     // convert this into a zero extension.
1050     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1051     {
1052       // Convert to ZExt cast
1053       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1054       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1055     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1056       RHSKnownOne |= NewBits;
1057     }
1058     break;
1059   }
1060   case Instruction::Add: {
1061     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1062     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1063     // either.
1064     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1065       
1066     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1067     // we can do.
1068     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1069       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1070       // won't work if the RHS is zero.
1071       if (RHS->isZero())
1072         break;
1073       
1074       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1075       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1076       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1077
1078       // Find information about known zero/one bits in the input.
1079       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1080                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1081         return true;
1082
1083       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1084       // the constant.
1085       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1086         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1087       
1088       // Avoid excess work.
1089       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1090         break;
1091       
1092       // Turn it into OR if input bits are zero.
1093       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1094         Instruction *Or =
1095           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1096                                    I->getName());
1097         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1098         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1099       }
1100       
1101       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1102       // depending on potential carries from the input constant and the
1103       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1104       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1105       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1106       
1107       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1108       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1109       // this scan.
1110       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1111       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1112       
1113       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1114       
1115       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1116       // other, and there is no input carry.
1117       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1118                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1119       
1120       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1121       // is no input carry.
1122       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1123     } else {
1124       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1125       // the high bits of its LHS or RHS.
1126       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1127         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1128         // significant bit and all those below it.
1129         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1130         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1131                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1132           return true;
1133         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1134                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1135           return true;
1136       }
1137     }
1138     break;
1139   }
1140   case Instruction::Sub:
1141     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1142     // the high bits of its LHS or RHS.
1143     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1144       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1145       // significant bit and all those below it.
1146       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1147       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1148       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1149                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1150         return true;
1151       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1152                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1153         return true;
1154     }
1155     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1156     // the known zeros and ones.
1157     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1158     break;
1159   case Instruction::Shl:
1160     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1161       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1162       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1163       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1164                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1165         return true;
1166       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1167              "Bits known to be one AND zero?"); 
1168       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1169       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1170       // low bits known zero.
1171       if (ShiftAmt)
1172         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1173     }
1174     break;
1175   case Instruction::LShr:
1176     // For a logical shift right
1177     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1178       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1179       
1180       // Unsigned shift right.
1181       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1182       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1183                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1184         return true;
1185       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1186              "Bits known to be one AND zero?"); 
1187       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1188       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1189       if (ShiftAmt) {
1190         // Compute the new bits that are at the top now.
1191         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1192         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1193       }
1194     }
1195     break;
1196   case Instruction::AShr:
1197     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1198     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1199     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1200     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1201     if (DemandedMask == 1) {
1202       // Perform the logical shift right.
1203       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1204                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1205       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1206       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1207     }    
1208
1209     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1210     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1211     if (DemandedMask.isSignBit())
1212       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1213     
1214     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1215       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1216       
1217       // Signed shift right.
1218       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1219       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1220       // demanded.
1221       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1222         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1223       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1224                                DemandedMaskIn,
1225                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1226         return true;
1227       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1228              "Bits known to be one AND zero?"); 
1229       // Compute the new bits that are at the top now.
1230       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1231       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1232       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1233         
1234       // Handle the sign bits.
1235       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1236       // Adjust to where it is now in the mask.
1237       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1238         
1239       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1240       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1241       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1242           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1243         // Perform the logical shift right.
1244         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1245                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1246         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1247         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1248       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1249         RHSKnownOne |= HighBits;
1250       }
1251     }
1252     break;
1253   case Instruction::SRem:
1254     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1255       APInt RA = Rem->getValue();
1256       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1257         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
1258         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1259         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1260                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1261           return true;
1262
1263         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1264           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1265         else if (LHSKnownOne[BitWidth-1])
1266           LHSKnownOne |= ~LowBits;
1267
1268         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1269         KnownOne |= LHSKnownOne & DemandedMask;
1270
1271         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1272       }
1273     }
1274     break;
1275   case Instruction::URem: {
1276     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1277       APInt RA = Rem->getValue();
1278       if (RA.isPowerOf2()) {
1279         APInt LowBits = (RA - 1);
1280         APInt Mask2 = LowBits & DemandedMask;
1281         KnownZero |= ~LowBits & DemandedMask;
1282         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1283                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1284           return true;
1285
1286         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1287         break;
1288       }
1289     }
1290
1291     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1292     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1293     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1294                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1295       return true;
1296
1297     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1298     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1299                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1300       return true;
1301
1302     Leaders = std::max(Leaders,
1303                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1304     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1305     break;
1306   }
1307   case Instruction::Call:
1308     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1309       switch (II->getIntrinsicID()) {
1310       default: break;
1311       case Intrinsic::bswap: {
1312         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1313         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1314         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1315         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1316           
1317         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1318         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1319         // have 14 leading zeros, round to 8.
1320         NLZ &= ~7;
1321         NTZ &= ~7;
1322         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1323         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1324           unsigned ResultBit = NTZ;
1325           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1326           
1327           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1328           // the right place.
1329           Instruction *NewVal;
1330           if (InputBit > ResultBit)
1331             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1332                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1333           else
1334             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1335                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1336           NewVal->takeName(I);
1337           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1338           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1339         }
1340           
1341         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1342         break;
1343       }
1344       }
1345     }
1346     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1347     break;
1348   }
1349   
1350   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1351   // constant.
1352   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1353     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1354   return false;
1355 }
1356
1357
1358 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1359 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1360 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1361 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1362 ///
1363 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1364 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1365 /// returned.  This returns null if no change was made.
1366 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1367                                                 uint64_t &UndefElts,
1368                                                 unsigned Depth) {
1369   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1370   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1371   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1372   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1373          "Invalid DemandedElts!");
1374
1375   if (isa<UndefValue>(V)) {
1376     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1377     UndefElts = EltMask;
1378     return 0;
1379   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1380     UndefElts = EltMask;
1381     return UndefValue::get(V->getType());
1382   }
1383   
1384   UndefElts = 0;
1385   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1386     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1387     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1388
1389     std::vector<Constant*> Elts;
1390     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1391       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1392         Elts.push_back(Undef);
1393         UndefElts |= (1ULL << i);
1394       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1395         Elts.push_back(Undef);
1396         UndefElts |= (1ULL << i);
1397       } else {                               // Otherwise, defined.
1398         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1399       }
1400         
1401     // If we changed the constant, return it.
1402     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1403     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1404   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1405     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1406     // set to undef.
1407     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1408     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1409     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1410     std::vector<Constant*> Elts;
1411     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1412       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1413     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1414     return ConstantVector::get(Elts);
1415   }
1416   
1417   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1418     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1419       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1420       return false;
1421     }
1422     return false;
1423   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1424     return false;
1425   }
1426   
1427   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1428   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1429   
1430   bool MadeChange = false;
1431   uint64_t UndefElts2;
1432   Value *TmpV;
1433   switch (I->getOpcode()) {
1434   default: break;
1435     
1436   case Instruction::InsertElement: {
1437     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1438     // demand exactly the same input as we produce.
1439     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1440     if (Idx == 0) {
1441       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1442       // which elt is getting updated.
1443       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1444                                         UndefElts2, Depth+1);
1445       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1446       break;
1447     }
1448     
1449     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1450     // insertelement.
1451     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1452     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1453       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1454     
1455     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1456     // input demanded set is simpler than the output set.
1457     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1458                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1459                                       UndefElts, Depth+1);
1460     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1461
1462     // The inserted element is defined.
1463     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1464     break;
1465   }
1466   case Instruction::BitCast: {
1467     // Vector->vector casts only.
1468     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1469     if (!VTy) break;
1470     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1471     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1472     unsigned Ratio;
1473
1474     if (VWidth == InVWidth) {
1475       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1476       // elements as are demanded of us.
1477       Ratio = 1;
1478       InputDemandedElts = DemandedElts;
1479     } else if (VWidth > InVWidth) {
1480       // Untested so far.
1481       break;
1482       
1483       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1484       // then an input element is live if any of the corresponding output
1485       // elements are live.
1486       Ratio = VWidth/InVWidth;
1487       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1488         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1489           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1490       }
1491     } else {
1492       // Untested so far.
1493       break;
1494       
1495       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1496       // then an input element is live if the corresponding output element is
1497       // live.
1498       Ratio = InVWidth/VWidth;
1499       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1500         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1501           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1502     }
1503     
1504     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1505     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1506                                       UndefElts2, Depth+1);
1507     if (TmpV) {
1508       I->setOperand(0, TmpV);
1509       MadeChange = true;
1510     }
1511     
1512     UndefElts = UndefElts2;
1513     if (VWidth > InVWidth) {
1514       assert(0 && "Unimp");
1515       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1516       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1517       // undef.
1518       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1519         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1520           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1521     } else if (VWidth < InVWidth) {
1522       assert(0 && "Unimp");
1523       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1524       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1525       // elements are undef.
1526       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1527       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1528         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1529           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1530     }
1531     break;
1532   }
1533   case Instruction::And:
1534   case Instruction::Or:
1535   case Instruction::Xor:
1536   case Instruction::Add:
1537   case Instruction::Sub:
1538   case Instruction::Mul:
1539     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1540     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1541                                       UndefElts, Depth+1);
1542     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1543     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1544                                       UndefElts2, Depth+1);
1545     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1546       
1547     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1548     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1549     UndefElts &= UndefElts2;
1550     break;
1551     
1552   case Instruction::Call: {
1553     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1554     if (!II) break;
1555     switch (II->getIntrinsicID()) {
1556     default: break;
1557       
1558     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1559     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1560     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1561     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1562     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1563     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1564     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1565     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1566     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1567     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1568       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1569                                         UndefElts, Depth+1);
1570       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1571       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1572                                         UndefElts2, Depth+1);
1573       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1574
1575       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1576       // scalarize it now.
1577       if (DemandedElts == 1) {
1578         switch (II->getIntrinsicID()) {
1579         default: break;
1580         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1581         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1582         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1583         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1584           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1585           Value *LHS = II->getOperand(1);
1586           Value *RHS = II->getOperand(2);
1587           // Extract the element as scalars.
1588           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1589           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1590           
1591           switch (II->getIntrinsicID()) {
1592           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1593           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1594           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1595             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1596                                                         II->getName()), *II);
1597             break;
1598           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1599           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1600             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1601                                                          II->getName()), *II);
1602             break;
1603           }
1604           
1605           Instruction *New =
1606             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1607                                       II->getName());
1608           InsertNewInstBefore(New, *II);
1609           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1610           return New;
1611         }            
1612       }
1613         
1614       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1615       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1616       UndefElts &= UndefElts2;
1617       break;
1618     }
1619     break;
1620   }
1621   }
1622   return MadeChange ? I : 0;
1623 }
1624
1625
1626 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1627 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1628 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1629 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1630 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1631 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1632 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1633 ///
1634 template<typename Functor>
1635 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1636   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1637   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1638
1639   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1640   if (F.shouldApply(LHS))
1641     return F.apply(Root);
1642
1643   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1644   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1645   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1646     // Should we apply this transform to the RHS?
1647     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1648
1649     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1650     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1651       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1652       ShouldApply = true;
1653     }
1654
1655     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1656     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1657     if (ShouldApply) {
1658       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1659       // and perform the reassociation.
1660       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1661
1662       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1663       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1664
1665       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1666       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1667       if (&Root == TmpLHSI) {
1668         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1669         return 0;
1670       }
1671       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1672       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1673       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1674       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1675       ARI = Root;
1676
1677       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1678       // get to LHSI.
1679       while (TmpLHSI != LHSI) {
1680         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1681         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1682         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1683         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1684         ARI = NextLHSI;
1685
1686         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1687         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1688         TmpLHSI = NextLHSI;
1689         ExtraOperand = NextOp;
1690       }
1691
1692       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1693       // the transformation...
1694       return F.apply(Root);
1695     }
1696
1697     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1698   }
1699   return 0;
1700 }
1701
1702 namespace {
1703
1704 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1705 struct AddRHS {
1706   Value *RHS;
1707   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1708   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1709   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1710     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1711                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1712   }
1713 };
1714
1715 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1716 //                 iff C1&C2 == 0
1717 struct AddMaskingAnd {
1718   Constant *C2;
1719   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1720   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1721     ConstantInt *C1;
1722     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1723            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1724   }
1725   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1726     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1727   }
1728 };
1729
1730 }
1731
1732 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1733                                              InstCombiner *IC) {
1734   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1735     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1736       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1737
1738     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1739           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1740   }
1741
1742   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1743   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1744   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1745
1746   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1747     if (ConstIsRHS)
1748       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1749     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1750   }
1751
1752   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1753   if (!ConstIsRHS)
1754     std::swap(Op0, Op1);
1755   Instruction *New;
1756   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1757     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1758   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1759     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1760                           SO->getName()+".cmp");
1761   else {
1762     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1763     abort();
1764   }
1765   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1766 }
1767
1768 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1769 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1770 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1771 // not have a second operand.
1772 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1773                                      InstCombiner *IC) {
1774   // Don't modify shared select instructions
1775   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1776   Value *TV = SI->getOperand(1);
1777   Value *FV = SI->getOperand(2);
1778
1779   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1780     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1781     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1782
1783     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1784     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1785
1786     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1787                               SelectFalseVal);
1788   }
1789   return 0;
1790 }
1791
1792
1793 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1794 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1795 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1796 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1797   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1798   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1799   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1800
1801   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1802   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1803   // or if *it* is a PHI, bail out.
1804   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1805   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1806     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1807       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1808       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1809       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1810       
1811       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1812       // loop.
1813       if (NonConstBB == I.getParent())
1814         return 0;
1815     }
1816   
1817   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1818   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1819   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1820   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1821   if (NonConstBB) {
1822     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1823     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1824   }
1825
1826   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1827   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1828   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1829   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1830   NewPN->takeName(PN);
1831
1832   // Next, add all of the operands to the PHI.
1833   if (I.getNumOperands() == 2) {
1834     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1835     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1836       Value *InV = 0;
1837       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1838         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1839           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1840         else
1841           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1842       } else {
1843         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1844         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1845           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1846                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1847                                        NonConstBB->getTerminator());
1848         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1849           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1850                                 CI->getPredicate(),
1851                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1852                                 NonConstBB->getTerminator());
1853         else
1854           assert(0 && "Unknown binop!");
1855         
1856         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1857       }
1858       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1859     }
1860   } else { 
1861     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1862     const Type *RetTy = CI->getType();
1863     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1864       Value *InV;
1865       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1866         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1867       } else {
1868         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1869         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1870                                I.getType(), "phitmp", 
1871                                NonConstBB->getTerminator());
1872         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1873       }
1874       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1875     }
1876   }
1877   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1878 }
1879
1880
1881 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1882 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1883 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1884 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1885 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1886   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1887   // ones.
1888   
1889   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1890   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1891   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1892   // sign extend fine.
1893   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1894     return true;
1895   
1896   
1897   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1898   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1899   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1900   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1901   
1902   // TODO: Implement.
1903   
1904   return false;
1905 }
1906
1907
1908 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1909   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1910   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1911
1912   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1913     // X + undef -> undef
1914     if (isa<UndefValue>(RHS))
1915       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1916
1917     // X + 0 --> X
1918     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1919       if (RHSC->isNullValue())
1920         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1921     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1922       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1923                               (I.getType())->getValueAPF()))
1924         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1925     }
1926
1927     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1928       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1929       const APInt& Val = CI->getValue();
1930       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1931       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1932         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1933       
1934       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1935       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1936       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1937         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1938         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1939                                  KnownZero, KnownOne))
1940           return &I;
1941       }
1942     }
1943
1944     if (isa<PHINode>(LHS))
1945       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1946         return NV;
1947     
1948     ConstantInt *XorRHS = 0;
1949     Value *XorLHS = 0;
1950     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1951         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1952       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1953       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1954       
1955       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1956       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1957       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1958       do {
1959         if (TySizeBits > Size) {
1960           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1961           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1962           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1963               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1964             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1965             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1966                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1967               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1968             break;
1969           }
1970         }
1971         Size >>= 1;
1972         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
1973         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
1974       } while (Size >= 1);
1975       
1976       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
1977       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
1978       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
1979       // that the back ends can handle.
1980       const Type *MiddleType = 0;
1981       switch (Size) {
1982         default: break;
1983         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
1984         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
1985         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
1986       }
1987       if (MiddleType) {
1988         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
1989         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
1990         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
1991       }
1992     }
1993   }
1994
1995   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
1996     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1997
1998   // X + X --> X << 1
1999   if (I.getType()->isInteger()) {
2000     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2001
2002     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2003       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2004         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2005           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2006     }
2007     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2008       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2009         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2010           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2011     }
2012   }
2013
2014   // -A + B  -->  B - A
2015   // -A + -B  -->  -(A + B)
2016   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2017     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2018       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2019         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2020         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2021         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2022       }
2023     }
2024     
2025     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2026   }
2027
2028   // A + -B  -->  A - B
2029   if (!isa<Constant>(RHS))
2030     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2031       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2032
2033
2034   ConstantInt *C2;
2035   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2036     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2037       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2038
2039     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2040     ConstantInt *C1;
2041     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2042       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2043   }
2044
2045   // X + X*C --> X * (C+1)
2046   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2047     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2048
2049   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2050   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2051     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2052   
2053
2054   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2055   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2056     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2057       return R;
2058   
2059   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2060   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2061     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2062     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2063     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2064     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2065     if (LHSKnownZero != 0) {
2066       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2067       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2068       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2069       
2070       // No bits in common -> bitwise or.
2071       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2072         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2073     }
2074   }
2075
2076   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2077   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2078     Value *W, *X, *Y, *Z;
2079     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2080         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2081       if (W != Y) {
2082         if (W == Z) {
2083           std::swap(Y, Z);
2084         } else if (Y == X) {
2085           std::swap(W, X);
2086         } else if (X == Z) {
2087           std::swap(Y, Z);
2088           std::swap(W, X);
2089         }
2090       }
2091
2092       if (W == Y) {
2093         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2094                                                             LHS->getName()), I);
2095         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2096       }
2097     }
2098   }
2099
2100   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2101     Value *X = 0;
2102     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2103       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2104
2105     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2106     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2107       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2108       if (Anded == CRHS) {
2109         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2110         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2111         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2112
2113         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2114         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2115
2116         // See if the and mask includes all of these bits.
2117         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2118
2119         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2120           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2121           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2122                                                             LHS->getName()), I);
2123           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2124         }
2125       }
2126     }
2127
2128     // Try to fold constant add into select arguments.
2129     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2130       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2131         return R;
2132   }
2133
2134   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2135   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2136   {
2137     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2138     Value *Other = RHS;
2139     if (!CI) {
2140       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2141       Other = LHS;
2142     }
2143     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2144         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2145          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2146         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2147       unsigned AS =
2148         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2149       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2150                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2151       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2152       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2153     }
2154   }
2155   
2156   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2157   {
2158     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2159     Value *Other = RHS;
2160     if (!SI) {
2161       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2162       Other = LHS;
2163     }
2164     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2165       Value *TV = SI->getTrueValue();
2166       Value *FV = SI->getFalseValue();
2167       Value *A, *N;
2168
2169       // Can we fold the add into the argument of the select?
2170       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2171       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2172           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2173         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2174       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2175           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2176         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2177     }
2178   }
2179   
2180   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2181   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2182     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2183       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2184
2185   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2186   // integer add followed by a sext.
2187   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2188     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2189     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2190       Constant *CI = 
2191         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2192       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2193           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2194           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2195         // Insert the new, smaller add.
2196         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2197                                                         CI, "addconv");
2198         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2199         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2200       }
2201     }
2202     
2203     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2204     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2205       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2206       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2207       // integer add will not overflow.
2208       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2209           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2210           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2211                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2212         // Insert the new integer add.
2213         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2214                                                         RHSConv->getOperand(0),
2215                                                         "addconv");
2216         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2217         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2218       }
2219     }
2220   }
2221   
2222   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2223   // integer add followed by a promotion.
2224   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2225     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2226     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2227     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2228     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2229     // instcombined.
2230     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2231       Constant *CI = 
2232       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2233       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2234           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2235           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2236         // Insert the new integer add.
2237         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2238                                                         CI, "addconv");
2239         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2240         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2241       }
2242     }
2243     
2244     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2245     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2246       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2247       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2248       // and if the integer add will not overflow.
2249       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2250           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2251           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2252                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2253         // Insert the new integer add.
2254         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2255                                                         RHSConv->getOperand(0),
2256                                                         "addconv");
2257         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2258         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2259       }
2260     }
2261   }
2262   
2263   return Changed ? &I : 0;
2264 }
2265
2266 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2267   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2268
2269   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2270     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2271
2272   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2273   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2274     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2275
2276   if (isa<UndefValue>(Op0))
2277     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2278   if (isa<UndefValue>(Op1))
2279     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2280
2281   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2282     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2283     if (C->isAllOnesValue())
2284       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2285
2286     // C - ~X == X + (1+C)
2287     Value *X = 0;
2288     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2289       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2290
2291     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2292     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2293     if (C->isZero()) {
2294       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2295         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2296           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2297             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2298             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2299                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2300               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2301               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2302                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2303             }
2304           }
2305         }
2306         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2307           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2308             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2309             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2310                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2311               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2312               return BinaryOperator::CreateLShr(
2313                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2314             }
2315           }
2316         }
2317       }
2318     }
2319
2320     // Try to fold constant sub into select arguments.
2321     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2322       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2323         return R;
2324
2325     if (isa<PHINode>(Op0))
2326       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2327         return NV;
2328   }
2329
2330   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2331     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2332
2333   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2334     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2335         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2336       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2337         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2338       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2339         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2340       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2341         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2342           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2343           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2344                                            Op1I->getOperand(0));
2345       }
2346     }
2347
2348     if (Op1I->hasOneUse()) {
2349       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2350       // is not used by anyone else...
2351       //
2352       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2353           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2354         // Swap the two operands of the subexpr...
2355         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2356         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2357         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2358
2359         // Create the new top level add instruction...
2360         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2361       }
2362
2363       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2364       //
2365       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2366           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2367         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2368
2369         Value *NewNot =
2370           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2371         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2372       }
2373
2374       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2375       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2376         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2377           if (CSI->isZero())
2378             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2379               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2380                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2381
2382       // X - X*C --> X * (1-C)
2383       ConstantInt *C2 = 0;
2384       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2385         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2386         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2387       }
2388
2389       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2390       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2391         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2392           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2393               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2394             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2395               return BinaryOperator::CreateSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2396             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2397               return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2398           }
2399     }
2400   }
2401
2402   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2403     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2404       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2405         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2406           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2407         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2408           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2409       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2410         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2411           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2412       }
2413     }
2414
2415   ConstantInt *C1;
2416   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2417     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2418       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2419
2420     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2421     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2422       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2423   }
2424   return 0;
2425 }
2426
2427 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2428 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2429 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2430 /// signed.
2431 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2432                            bool &TrueIfSigned) {
2433   switch (pred) {
2434   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2435     TrueIfSigned = true;
2436     return RHS->isZero();
2437   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2438     TrueIfSigned = true;
2439     return RHS->isAllOnesValue();
2440   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2441     TrueIfSigned = false;
2442     return RHS->isAllOnesValue();
2443   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2444     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2445     TrueIfSigned = true;
2446     return RHS->getValue() ==
2447       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2448   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2449     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2450     TrueIfSigned = true;
2451     return RHS->getValue().isSignBit();
2452   default:
2453     return false;
2454   }
2455 }
2456
2457 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2458   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2459   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2460
2461   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2462     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2463
2464   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2465   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2466     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2467
2468       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2469       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2470         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2471           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2472             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2473                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2474
2475       if (CI->isZero())
2476         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2477       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2478         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2479       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2480         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2481
2482       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2483       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2484         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2485                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2486       }
2487     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2488       if (Op1F->isNullValue())
2489         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2490
2491       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2492       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2493       // We need a better interface for long double here.
2494       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2495         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2496           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2497     }
2498     
2499     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2500       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2501           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2502         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2503         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2504                                                      Op1, "tmp");
2505         InsertNewInstBefore(Add, I);
2506         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2507                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2508         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2509         
2510       }
2511
2512     // Try to fold constant mul into select arguments.
2513     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2514       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2515         return R;
2516
2517     if (isa<PHINode>(Op0))
2518       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2519         return NV;
2520   }
2521
2522   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2523     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2524       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2525
2526   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2527     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2528
2529   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2530   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2531   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2532   // formed.
2533   CastInst *BoolCast = 0;
2534   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2535     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2536       BoolCast = CI;
2537   if (!BoolCast)
2538     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2539       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2540         BoolCast = CI;
2541   if (BoolCast) {
2542     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2543       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2544       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2545       bool TIS = false;
2546       
2547       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2548       // multiply into a shift/and combination.
2549       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2550           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2551           TIS) {
2552         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2553         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2554                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2555         Value *V =
2556           InsertNewInstBefore(
2557             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2558                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2559                                             ".mask"), I);
2560
2561         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2562         // or truncate to the multiply type.
2563         if (I.getType() != V->getType()) {
2564           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2565           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2566           Instruction::CastOps opcode = 
2567             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2568              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2569           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2570         }
2571
2572         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2573         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2574       }
2575     }
2576   }
2577
2578   return Changed ? &I : 0;
2579 }
2580
2581 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2582 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2583 /// used by the visitors to those instructions.
2584 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2585 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2586   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2587
2588   // undef / X -> 0        for integer.
2589   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2590   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2591     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2592       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2593     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2594   }
2595
2596   // X / undef -> undef
2597   if (isa<UndefValue>(Op1))
2598     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2599
2600   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2601   // This does not apply for fdiv.
2602   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2603     // [su]div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in
2604     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2605     // condition of the select with false (if the cond value is in the same BB).
2606     // If the select has uses other than the div, this allows them to be
2607     // simplified also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2608     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2609       if (ST->isNullValue()) {
2610         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2611         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2612           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2613         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2614           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2615         else
2616           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2617         return &I;
2618       }
2619
2620     // Likewise for: [su]div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2621     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))
2622       if (ST->isNullValue()) {
2623         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2624         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2625           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2626         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2627           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2628         else
2629           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2630         return &I;
2631       }
2632   }
2633
2634   return 0;
2635 }
2636
2637 /// This function implements the transforms common to both integer division
2638 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2639 /// division instructions.
2640 /// @brief Common integer divide transforms
2641 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2642   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2643
2644   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2645   if (Op0 == Op1) {
2646     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2647       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2648       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2649       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2650     }
2651
2652     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2653     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2654   }
2655   
2656   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2657     return Common;
2658
2659   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2660     // div X, 1 == X
2661     if (RHS->equalsInt(1))
2662       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2663
2664     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2665     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2666       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2667         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2668           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2669             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2670           else 
2671             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2672                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2673         }
2674
2675     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2676       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2677         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2678           return R;
2679       if (isa<PHINode>(Op0))
2680         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2681           return NV;
2682     }
2683   }
2684
2685   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2686   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2687     if (LHS->equalsInt(0))
2688       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2689
2690   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2691   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2692     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2693
2694   return 0;
2695 }
2696
2697 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2698   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2699
2700   // Handle the integer div common cases
2701   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2702     return Common;
2703
2704   // X udiv C^2 -> X >> C
2705   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2706   // if so, convert to a right shift.
2707   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2708     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2709       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2710                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2711   }
2712
2713   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2714   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2715     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2716         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2717       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2718       if (C1.isPowerOf2()) {
2719         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2720         const Type *NTy = N->getType();
2721         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2722           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2723           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2724         }
2725         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2726       }
2727     }
2728   }
2729   
2730   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2731   // where C1&C2 are powers of two.
2732   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2733     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2734       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2735         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2736         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2737           // Compute the shift amounts
2738           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2739           // Construct the "on true" case of the select
2740           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2741           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2742                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2743           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2744   
2745           // Construct the "on false" case of the select
2746           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2747           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2748                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2749           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2750
2751           // construct the select instruction and return it.
2752           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2753         }
2754       }
2755   return 0;
2756 }
2757
2758 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2759   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2760
2761   // Handle the integer div common cases
2762   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2763     return Common;
2764
2765   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2766     // sdiv X, -1 == -X
2767     if (RHS->isAllOnesValue())
2768       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2769
2770     // -X/C -> X/-C
2771     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2772       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2773   }
2774
2775   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2776   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2777   if (I.getType()->isInteger()) {
2778     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2779     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2780       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2781       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2782     }
2783   }      
2784   
2785   return 0;
2786 }
2787
2788 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2789   return commonDivTransforms(I);
2790 }
2791
2792 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2793 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2794 /// is used by the visitors to those instructions.
2795 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2796 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2797   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2798
2799   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2800   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2801     if (LHS->isNullValue())
2802       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2803
2804   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2805     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2806       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2807     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2808   }
2809   if (isa<UndefValue>(Op1))
2810     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2811
2812   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2813   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2814     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2815     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2816     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2817     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2818     // simplified also.
2819     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2820       if (ST->isNullValue()) {
2821         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2822         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2823           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2824         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2825           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2826         else
2827           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2828         return &I;
2829       }
2830     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2831     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2832       if (ST->isNullValue()) {
2833         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2834         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2835           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2836         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2837           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2838         else
2839           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2840         return &I;
2841       }
2842   }
2843
2844   return 0;
2845 }
2846
2847 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2848 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2849 /// remainder instructions.
2850 /// @brief Common integer remainder transforms
2851 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2852   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2853
2854   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2855     return common;
2856
2857   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2858     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2859     if (RHS->equalsInt(0))
2860       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2861     
2862     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2863       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2864
2865     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2866       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2867         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2868           return R;
2869       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2870         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2871           return NV;
2872       }
2873
2874       // See if we can fold away this rem instruction.
2875       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2876       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2877       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2878                                KnownZero, KnownOne))
2879         return &I;
2880     }
2881   }
2882
2883   return 0;
2884 }
2885
2886 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2887   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2888
2889   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2890     return common;
2891   
2892   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2893     // X urem C^2 -> X and C
2894     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2895     // if so, convert to a bitwise and.
2896     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2897       if (C->getValue().isPowerOf2())
2898         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
2899   }
2900
2901   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2902     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2903     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2904         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2905       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2906         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2907         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
2908                                                                    "tmp"), I);
2909         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
2910       }
2911     }
2912   }
2913
2914   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2915   // where C1&C2 are powers of two.
2916   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2917     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2918       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2919         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2920         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2921             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2922           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2923             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2924           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2925             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2926           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2927         }
2928       }
2929   }
2930   
2931   return 0;
2932 }
2933
2934 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2935   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2936
2937   // Handle the integer rem common cases
2938   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2939     return common;
2940   
2941   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2942     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2943         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2944       // X % -Y -> X % Y
2945       AddUsesToWorkList(I);
2946       I.setOperand(1, RHSNeg);
2947       return &I;
2948     }
2949  
2950   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2951   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2952   if (I.getType()->isInteger()) {
2953     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2954     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2955       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2956       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
2957     }
2958   }
2959
2960   return 0;
2961 }
2962
2963 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2964   return commonRemTransforms(I);
2965 }
2966
2967 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2968 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2969   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2970   if (!isSigned)
2971     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2972   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
2973 }
2974
2975 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2976 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2977   if (!isSigned)
2978     return C->getValue() == 1; // unsigned
2979     
2980   // Calculate 1111111111000000000000
2981   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2982   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
2983 }
2984
2985 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2986 // constant.
2987 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2988   return CI->getValue().isPowerOf2();
2989 }
2990
2991 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2992 // This is the same as lowones(~X).
2993 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2994   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2995 }
2996
2997 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2998 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2999 ///
3000 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3001 ///
3002 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3003 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3004 ///
3005 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3006 ///   0  A > B
3007 ///   1  A == B
3008 ///   2  A < B
3009 ///
3010 /// <=>  Value  Definition
3011 /// 000     0   Always false
3012 /// 001     1   A >  B
3013 /// 010     2   A == B
3014 /// 011     3   A >= B
3015 /// 100     4   A <  B
3016 /// 101     5   A != B
3017 /// 110     6   A <= B
3018 /// 111     7   Always true
3019 ///  
3020 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3021   switch (ICI->getPredicate()) {
3022     // False -> 0
3023   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3024   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3025   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3026   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3027   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3028   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3029   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3030   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3031   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3032   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3033     // True -> 7
3034   default:
3035     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3036     return 0;
3037   }
3038 }
3039
3040 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3041 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3042 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3043 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3044 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3045   switch (code) {
3046   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3047   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3048   case  1: 
3049     if (sign)
3050       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3051     else
3052       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3053   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3054   case  3: 
3055     if (sign)
3056       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3057     else
3058       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3059   case  4: 
3060     if (sign)
3061       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3062     else
3063       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3064   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3065   case  6: 
3066     if (sign)
3067       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3068     else
3069       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3070   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3071   }
3072 }
3073
3074 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3075   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3076     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3077      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3078     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3079      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3080 }
3081
3082 namespace { 
3083 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3084 struct FoldICmpLogical {
3085   InstCombiner &IC;
3086   Value *LHS, *RHS;
3087   ICmpInst::Predicate pred;
3088   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3089     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3090       pred(ICI->getPredicate()) {}
3091   bool shouldApply(Value *V) const {
3092     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3093       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3094         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3095                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3096     return false;
3097   }
3098   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3099     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3100     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3101       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3102       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3103     }
3104
3105     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3106     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3107     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3108     unsigned Code;
3109     switch (Log.getOpcode()) {
3110     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3111     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3112     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3113     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3114     }
3115
3116     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3117                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3118       
3119     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3120     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3121       return I;
3122     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3123     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3124   }
3125 };
3126 } // end anonymous namespace
3127
3128 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3129 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3130 // guaranteed to be a binary operator.
3131 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3132                                     ConstantInt *OpRHS,
3133                                     ConstantInt *AndRHS,
3134                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3135   Value *X = Op->getOperand(0);
3136   Constant *Together = 0;
3137   if (!Op->isShift())
3138     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3139
3140   switch (Op->getOpcode()) {
3141   case Instruction::Xor:
3142     if (Op->hasOneUse()) {
3143       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3144       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3145       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3146       And->takeName(Op);
3147       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3148     }
3149     break;
3150   case Instruction::Or:
3151     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3152       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3153
3154     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3155       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3156       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3157       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3158       Or->takeName(Op);
3159       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3160     }
3161     break;
3162   case Instruction::Add:
3163     if (Op->hasOneUse()) {
3164       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3165       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3166       // single bit constant.
3167       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3168
3169       // If there is only one bit set...
3170       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3171         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3172         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3173         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3174         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3175
3176         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3177         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3178           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3179           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3180           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3181           // no effect.
3182           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3183             TheAnd.setOperand(0, X);
3184             return &TheAnd;
3185           } else {
3186             // Pull the XOR out of the AND.
3187             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3188             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3189             NewAnd->takeName(Op);
3190             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3191           }
3192         }
3193       }
3194     }
3195     break;
3196
3197   case Instruction::Shl: {
3198     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3199     // the anded constant includes them, clear them now!
3200     //
3201     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3202     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3203     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3204     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3205
3206     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3207     // Masking out bits that the shift already masks
3208       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3209     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3210       TheAnd.setOperand(1, CI);
3211       return &TheAnd;
3212     }
3213     break;
3214   }
3215   case Instruction::LShr:
3216   {
3217     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3218     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3219     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3220     //
3221     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3222     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3223     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3224     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3225
3226     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3227     // Masking out bits that the shift already masks.
3228       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3229     } else if (CI != AndRHS) {
3230       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3231       return &TheAnd;
3232     }
3233     break;
3234   }
3235   case Instruction::AShr:
3236     // Signed shr.
3237     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3238     // with an and.
3239     if (Op->hasOneUse()) {
3240       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3241       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3242       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3243       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3244       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3245         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3246         // Make the argument unsigned.
3247         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3248         ShVal = InsertNewInstBefore(
3249             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3250                                    Op->getName()), TheAnd);
3251         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3252       }
3253     }
3254     break;
3255   }
3256   return 0;
3257 }
3258
3259
3260 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3261 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3262 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3263 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3264 /// insert new instructions.
3265 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3266                                            bool isSigned, bool Inside, 
3267                                            Instruction &IB) {
3268   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3269             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3270          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3271     
3272   if (Inside) {
3273     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3274       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3275
3276     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3277     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3278       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3279         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3280       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3281     }
3282
3283     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3284     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3285     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3286     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3287     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3288     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3289   }
3290
3291   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3292     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3293
3294   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3295   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3296   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3297     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3298         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3299     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3300   }
3301
3302   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3303   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3304   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3305   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3306   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3307   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3308   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3309 }
3310
3311 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3312 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3313 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3314 // not, since all 1s are not contiguous.
3315 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3316   const APInt& V = Val->getValue();
3317   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3318   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3319
3320   // look for the first zero bit after the run of ones
3321   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3322   // look for the first non-zero bit
3323   ME = V.getActiveBits(); 
3324   return true;
3325 }
3326
3327 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3328 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3329 /// the following xforms:
3330 /// 
3331 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3332 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3333 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3334 ///
3335 /// return (A +/- B).
3336 ///
3337 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3338                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3339                                         Instruction &I) {
3340   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3341   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3342       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3343
3344   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3345
3346   switch (LHSI->getOpcode()) {
3347   default: return 0;
3348   case Instruction::And:
3349     if (And(N, Mask) == Mask) {
3350       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3351       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3352            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3353           Mask->getValue().getBitWidth())
3354         break;
3355
3356       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3357       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3358       // is all N is, ignore it.
3359       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3360       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3361         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3362         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3363         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3364           break;
3365       }
3366     }
3367     return 0;
3368   case Instruction::Or:
3369   case Instruction::Xor:
3370     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3371     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3372          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3373         && And(N, Mask)->isZero())
3374       break;
3375     return 0;
3376   }
3377   
3378   Instruction *New;
3379   if (isSub)
3380     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3381   else
3382     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3383   return InsertNewInstBefore(New, I);
3384 }
3385
3386 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3387   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3388   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3389
3390   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3391     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3392
3393   // and X, X = X
3394   if (Op0 == Op1)
3395     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3396
3397   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3398   // purpose is to compute bits we don't care about.
3399   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3400     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3401     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3402     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3403                              KnownZero, KnownOne))
3404       return &I;
3405   } else {
3406     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3407       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3408         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3409     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3410       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3411     }
3412   }
3413   
3414   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3415     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3416     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3417
3418     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3419     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3420       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3421       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3422       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3423       switch (Op0I->getOpcode()) {
3424       case Instruction::Xor:
3425       case Instruction::Or:
3426         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3427         if (Op0I->hasOneUse()) {
3428           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3429             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3430             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3431                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3432             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3433             return BinaryOperator::Create(
3434                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3435           }
3436           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3437               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3438             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3439             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3440                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3441             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3442             return BinaryOperator::Create(
3443                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3444           }
3445         }
3446
3447         break;
3448       case Instruction::Add:
3449         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3450         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3451         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3452         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3453           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3454         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3455           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3456         break;
3457
3458       case Instruction::Sub:
3459         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3460         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3461         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3462         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3463           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3464         break;
3465       }
3466
3467       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3468         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3469           return Res;
3470     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3471       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3472       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3473       // frequently occurs for bitfield accesses.
3474       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3475         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3476             CastOp->getNumOperands() == 2)
3477           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3478             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3479               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3480               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3481               // This will fold the two constants together, which may allow 
3482               // other simplifications.
3483               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3484                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3485                 CastOp->getName()+".shrunk");
3486               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3487               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3488               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3489               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3490               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3491             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3492               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3493               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3494               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3495               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3496                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3497             }
3498           }
3499       }
3500     }
3501
3502     // Try to fold constant and into select arguments.
3503     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3504       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3505         return R;
3506     if (isa<PHINode>(Op0))
3507       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3508         return NV;
3509   }
3510
3511   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3512   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3513
3514   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3515     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3516
3517   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3518   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3519     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3520                                                I.getName()+".demorgan");
3521     InsertNewInstBefore(Or, I);
3522     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3523   }
3524   
3525   {
3526     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3527     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3528       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3529         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3530     
3531       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3532       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3533         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3534           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3535       }
3536     }
3537     
3538     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3539       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3540         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3541
3542       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3543       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3544         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3545           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3546       }
3547     }
3548     
3549     if (Op0->hasOneUse() &&
3550         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3551       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3552         I.swapOperands();     // Simplify below
3553         std::swap(Op0, Op1);
3554       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3555         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3556         I.swapOperands();     // Simplify below
3557         std::swap(Op0, Op1);
3558       }
3559     }
3560     if (Op1->hasOneUse() &&
3561         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3562       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3563         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3564         std::swap(A, B);
3565       }
3566       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3567         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3568         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3569         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3570       }
3571     }
3572   }
3573   
3574   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3575     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3576     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3577       return R;
3578
3579     Value *LHSVal, *RHSVal;
3580     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3581     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3582     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3583       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3584         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3585             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3586             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3587             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3588             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3589             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3590             
3591             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3592             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3593              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3594                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3595           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3596           ICmpInst::Predicate GT;
3597           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3598               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3599                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3600             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3601           else
3602             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3603           
3604           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3605           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3606           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3607             std::swap(LHS, RHS);
3608             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3609             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3610           }
3611
3612           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3613           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3614           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3615           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3616           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3617           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3618           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3619
3620           switch (LHSCC) {
3621           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3622           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3623             switch (RHSCC) {
3624             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3625             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3626             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3627             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3628               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3629             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3630             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3631             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3632               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3633             }
3634           case ICmpInst::ICMP_NE:
3635             switch (RHSCC) {
3636             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3637             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3638               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3639                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3640               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3641             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3642               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3643                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3644               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3645             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3646             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3647             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3648               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3649             case ICmpInst::ICMP_NE:
3650               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3651                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3652                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
3653                                                       LHSVal->getName()+".off");
3654                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3655                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3656                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3657               }
3658               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3659             }
3660             break;
3661           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3662             switch (RHSCC) {
3663             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3664             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3665             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3666               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3667             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3668               break;
3669             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3670             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3671               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3672             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3673               break;
3674             }
3675             break;
3676           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3677             switch (RHSCC) {
3678             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3679             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3680             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3681               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3682             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3683               break;
3684             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3685             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3686               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3687             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3688               break;
3689             }
3690             break;
3691           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3692             switch (RHSCC) {
3693             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3694             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3695               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3696             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3697               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3698             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3699               break;
3700             case ICmpInst::ICMP_NE:
3701               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3702                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3703               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3704             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3705               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3706                                      true, I);
3707             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3708               break;
3709             }
3710             break;
3711           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3712             switch (RHSCC) {
3713             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3714             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3715             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3716               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3717             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3718               break;
3719             case ICmpInst::ICMP_NE:
3720               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3721                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3722               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3723             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3724               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3725                                      true, I);
3726             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3727               break;
3728             }
3729             break;
3730           }
3731         }
3732   }
3733
3734   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3735   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3736     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3737       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3738         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3739         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3740             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3741             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3742                               I.getType(), TD) &&
3743             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3744                               I.getType(), TD)) {
3745           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3746                                                          Op1C->getOperand(0),
3747                                                          I.getName());
3748           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3749           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3750         }
3751       }
3752     
3753   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3754   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3755     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3756       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3757           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3758           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3759         Instruction *NewOp =
3760           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
3761                                                         SI1->getOperand(0),
3762                                                         SI0->getName()), I);
3763         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3764                                       SI1->getOperand(1));
3765       }
3766   }
3767
3768   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3769   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3770     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3771       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3772           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3773         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3774           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3775             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3776             // false.
3777             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3778               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3779             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3780                                 RHS->getOperand(0));
3781           }
3782     }
3783   }
3784       
3785   return Changed ? &I : 0;
3786 }
3787
3788 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3789 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3790 /// yet, fill it in and return false.
3791 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3792   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3793   if (I == 0) return true;
3794
3795   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3796   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3797     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3798            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3799   
3800   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3801   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3802   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3803   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3804     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3805     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3806         8*(ByteValues.size()-1))
3807       return true;
3808     
3809     unsigned DestNo;
3810     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3811       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3812       DestNo = ByteValues.size()-1;
3813     } else {
3814       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3815       DestNo = 0;
3816     }
3817     
3818     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3819     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3820     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3821       return true;
3822     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3823     return false;
3824   }
3825   
3826   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3827   // don't have this.
3828   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3829   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3830   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3831       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3832     return true;
3833   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3834
3835   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3836   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3837       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3838     return true;
3839   
3840   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3841   unsigned DestByte;
3842   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3843     return true;
3844   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3845   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3846     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3847       break;
3848   // Unknown mask for bswap.
3849   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3850   
3851   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3852   unsigned SrcByte;
3853   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3854     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3855   else
3856     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3857   
3858   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3859   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3860     return true;
3861   
3862   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3863   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3864   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3865     return true;
3866   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3867   return false;
3868 }
3869
3870 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3871 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3872 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3873   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3874   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3875     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3876   
3877   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3878   /// defines each byte.
3879   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3880   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3881     
3882   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3883   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3884       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3885     return 0;
3886   
3887   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3888   Value *V = ByteValues[0];
3889   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3890   
3891   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3892   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3893     if (ByteValues[i] != V)
3894       return 0;
3895   const Type *Tys[] = { ITy };
3896   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3897   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3898   return CallInst::Create(F, V);
3899 }
3900
3901
3902 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3903   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3904   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3905
3906   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3907     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3908
3909   // or X, X = X
3910   if (Op0 == Op1)
3911     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3912
3913   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3914   // purpose is to compute bits we don't care about.
3915   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3916     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3917     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3918     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3919                              KnownZero, KnownOne))
3920       return &I;
3921   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3922     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3923   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3924     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3925       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3926   }
3927     
3928
3929   
3930   // or X, -1 == -1
3931   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3932     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3933     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3934     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3935       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
3936       InsertNewInstBefore(Or, I);
3937       Or->takeName(Op0);
3938       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
3939                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3940     }
3941
3942     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3943     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3944       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
3945       InsertNewInstBefore(Or, I);
3946       Or->takeName(Op0);
3947       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
3948                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3949     }
3950
3951     // Try to fold constant and into select arguments.
3952     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3953       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3954         return R;
3955     if (isa<PHINode>(Op0))
3956       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3957         return NV;
3958   }
3959
3960   Value *A = 0, *B = 0;
3961   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3962
3963   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3964     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3965       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3966   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3967     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3968       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3969
3970   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3971   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3972   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3973       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3974       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3975        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3976     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3977       return BSwap;
3978   }
3979   
3980   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3981   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3982       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3983     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
3984     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3985     NOr->takeName(Op0);
3986     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
3987   }
3988
3989   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3990   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3991       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3992     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
3993     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3994     NOr->takeName(Op0);
3995     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
3996   }
3997
3998   // (A & C)|(B & D)
3999   Value *C = 0, *D = 0;
4000   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4001       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4002     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4003     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4004     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4005     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4006       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4007       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4008       // replace with V+N.
4009       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4010         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4011             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4012           // Add commutes, try both ways.
4013           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4014             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4015           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4016             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4017         }
4018         // Or commutes, try both ways.
4019         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4020             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4021           // Add commutes, try both ways.
4022           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4023             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4024           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4025             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4026         }
4027       }
4028       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4029     }
4030     
4031     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4032     // terms for V1 & (V2|V3).
4033     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4034       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4035         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4036       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4037         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4038       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4039         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4040       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4041         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4042       
4043       if (V1) {
4044         Value *Or =
4045           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4046         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4047       }
4048     }
4049   }
4050   
4051   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4052   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4053     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4054       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4055           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4056           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4057         Instruction *NewOp =
4058         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4059                                                      SI1->getOperand(0),
4060                                                      SI0->getName()), I);
4061         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4062                                       SI1->getOperand(1));
4063       }
4064   }
4065
4066   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4067     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4068       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4069   } else {
4070     A = 0;
4071   }
4072   // Note, A is still live here!
4073   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4074     if (Op0 == B)
4075       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4076
4077     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4078     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4079       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4080                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4081       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4082     }
4083   }
4084
4085   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4086   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4087     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4088       return R;
4089
4090     Value *LHSVal, *RHSVal;
4091     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4092     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4093     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4094       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4095         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4096             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4097             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4098             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4099             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4100             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4101             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4102             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4103           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4104           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4105           bool NeedsSwap;
4106           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4107             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4108           else
4109             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4110             
4111           if (NeedsSwap) {
4112             std::swap(LHS, RHS);
4113             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4114             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4115           }
4116
4117           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4118           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4119           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4120           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4121           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4122           // equal.
4123           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4124
4125           switch (LHSCC) {
4126           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4127           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4128             switch (RHSCC) {
4129             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4130             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4131               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4132                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4133                 Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(LHSVal, AddCST,
4134                                                       LHSVal->getName()+".off");
4135                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4136                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4137                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4138               }
4139               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4140             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4141             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4142               break;
4143             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4144             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4145             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4146               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4147             }
4148             break;
4149           case ICmpInst::ICMP_NE:
4150             switch (RHSCC) {
4151             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4152             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4153             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4154             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4155               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4156             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4157             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4158             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4159               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4160             }
4161             break;
4162           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4163             switch (RHSCC) {
4164             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4165             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4166               break;
4167             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4168               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4169               // this can cause overflow.
4170               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4171                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4172               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4173                                      false, I);
4174             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4175               break;
4176             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4177             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4178               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4179             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4180               break;
4181             }
4182             break;
4183           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4184             switch (RHSCC) {
4185             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4186             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4187               break;
4188             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4189               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4190               // this can cause overflow.
4191               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4192                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4193               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4194                                      false, I);
4195             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4196               break;
4197             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4198             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4199               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4200             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4201               break;
4202             }
4203             break;
4204           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4205             switch (RHSCC) {
4206             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4207             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4208             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4209               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4210             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4211               break;
4212             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4213             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4214               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4215             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4216               break;
4217             }
4218             break;
4219           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4220             switch (RHSCC) {
4221             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4222             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4223             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4224               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4225             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4226               break;
4227             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4228             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4229               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4230             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4231               break;
4232             }
4233             break;
4234           }
4235         }
4236   }
4237     
4238   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4239   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4240     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4241       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4242         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4243             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4244           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4245           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4246               // Only do this if the casts both really cause code to be
4247               // generated.
4248               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4249                                 I.getType(), TD) &&
4250               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4251                                 I.getType(), TD)) {
4252             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4253                                                           Op1C->getOperand(0),
4254                                                           I.getName());
4255             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4256             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4257           }
4258         }
4259       }
4260   }
4261   
4262     
4263   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4264   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4265     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4266       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4267           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4268           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4269         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4270           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4271             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4272             // true.
4273             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4274               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4275             
4276             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4277             // rest.
4278             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4279                                 RHS->getOperand(0));
4280           }
4281     }
4282   }
4283
4284   return Changed ? &I : 0;
4285 }
4286
4287 namespace {
4288
4289 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4290 struct XorSelf {
4291   Value *RHS;
4292   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4293   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4294   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4295     return &Xor;
4296   }
4297 };
4298
4299 }
4300
4301 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4302   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4303   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4304
4305   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4306     if (isa<UndefValue>(Op0))
4307       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4308       // idiom (misuse).
4309       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4310     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4311   }
4312
4313   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4314   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4315     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4316     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4317   }
4318   
4319   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4320   // purpose is to compute bits we don't care about.
4321   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4322     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4323     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4324     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4325                              KnownZero, KnownOne))
4326       return &I;
4327   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4328     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4329   }
4330
4331   // Is this a ~ operation?
4332   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4333     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4334     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4335     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4336       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4337           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4338         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4339         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4340           Instruction *NotY =
4341             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4342                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4343           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4344           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4345             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4346           else
4347             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4348         }
4349       }
4350     }
4351   }
4352   
4353   
4354   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4355     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4356     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4357       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4358         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4359                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4360
4361       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4362         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4363                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4364     }
4365
4366     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4367     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4368       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4369         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4370           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4371           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4372             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4373                                              Op0C->getDestTy())) {
4374               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4375                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4376                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4377               NewCI->takeName(CI);
4378               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4379             }
4380           }
4381         }
4382       }
4383     }
4384
4385     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4386       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4387       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4388         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4389           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4390           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4391                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4392           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4393         }
4394           
4395       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4396         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4397           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4398           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4399             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4400             return BinaryOperator::CreateSub(
4401                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4402                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4403                                           Op0I->getOperand(0));
4404           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4405             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4406             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4407             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4408
4409           }
4410         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4411           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4412           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4413             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4414             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4415             // NewRHS.
4416             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4417             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4418                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4419             AddToWorkList(Op0I);
4420             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4421             I.setOperand(1, NewRHS);
4422             return &I;
4423           }
4424         }
4425       }
4426     }
4427
4428     // Try to fold constant and into select arguments.
4429     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4430       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4431         return R;
4432     if (isa<PHINode>(Op0))
4433       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4434         return NV;
4435   }
4436
4437   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4438     if (X == Op1)
4439       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4440
4441   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4442     if (X == Op0)
4443       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4444
4445   
4446   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4447   if (Op1I) {
4448     Value *A, *B;
4449     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4450       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4451         Op1I->swapOperands();
4452         I.swapOperands();
4453         std::swap(Op0, Op1);
4454       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4455         I.swapOperands();     // Simplified below.
4456         std::swap(Op0, Op1);
4457       }
4458     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4459       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4460         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4461       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4462         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4463     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4464       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4465         Op1I->swapOperands();
4466         std::swap(A, B);
4467       }
4468       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4469         I.swapOperands();     // Simplified below.
4470         std::swap(Op0, Op1);
4471       }
4472     }
4473   }
4474   
4475   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4476   if (Op0I) {
4477     Value *A, *B;
4478     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4479       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4480         std::swap(A, B);
4481       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4482         Instruction *NotB =
4483           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4484         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4485       }
4486     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4487       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4488         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4489       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4490         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4491     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4492       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4493         std::swap(A, B);
4494       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4495           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4496         Instruction *N =
4497           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4498         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4499       }
4500     }
4501   }
4502   
4503   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4504   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4505       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4506       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4507       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4508     Instruction *NewOp =
4509       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4510                                                     Op1I->getOperand(0),
4511                                                     Op0I->getName()), I);
4512     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4513                                   Op1I->getOperand(1));
4514   }
4515     
4516   if (Op0I && Op1I) {
4517     Value *A, *B, *C, *D;
4518     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4519     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4520         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4521       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4522         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4523     }
4524     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4525     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4526         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4527       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4528         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4529     }
4530     
4531     // (A & B)^(C & D)
4532     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4533         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4534         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4535       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4536       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4537       if (A == C)
4538         X = A, Y = B, Z = D;
4539       else if (A == D)
4540         X = A, Y = B, Z = C;
4541       else if (B == C)
4542         X = B, Y = A, Z = D;
4543       else if (B == D)
4544         X = B, Y = A, Z = C;
4545       
4546       if (X) {
4547         Instruction *NewOp =
4548         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4549         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4550       }
4551     }
4552   }
4553     
4554   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4555   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4556     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4557       return R;
4558
4559   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4560   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4561     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4562       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4563         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4564         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4565             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4566             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4567                               I.getType(), TD) &&
4568             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4569                               I.getType(), TD)) {
4570           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4571                                                          Op1C->getOperand(0),
4572                                                          I.getName());
4573           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4574           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4575         }
4576       }
4577   }
4578
4579   return Changed ? &I : 0;
4580 }
4581
4582 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4583 /// overflowed for this type.
4584 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4585                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4586   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4587
4588   if (IsSigned)
4589     if (In2->getValue().isNegative())
4590       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4591     else
4592       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4593   else
4594     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4595 }
4596
4597 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4598 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4599 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4600 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4601   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4602   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4603   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4604   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4605
4606   // Build a mask for high order bits.
4607   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4608   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4609
4610   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
4611        ++i, ++GTI) {
4612     Value *Op = *i;
4613     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4614     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4615       if (OpC->isZero()) continue;
4616       
4617       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4618       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4619         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4620         
4621         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4622           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4623         else
4624           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4625                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
4626                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4627                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4628         continue;
4629       }
4630       
4631       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4632       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4633       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4634       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4635         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4636       else {
4637         // Emit an add instruction.
4638         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4639            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
4640                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4641       }
4642       continue;
4643     }
4644     // Convert to correct type.
4645     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4646       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4647         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4648       else
4649         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4650                                                  Op->getName()+".c"), I);
4651     }
4652     if (Size != 1) {
4653       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4654       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4655         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4656       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4657         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
4658                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4659     }
4660
4661     // Emit an add instruction.
4662     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4663       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4664                                     cast<Constant>(Result));
4665     else
4666       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
4667                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4668   }
4669   return Result;
4670 }
4671
4672
4673 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
4674 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
4675 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
4676 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
4677 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
4678 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
4679 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
4680 ///
4681 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
4682 /// 
4683 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
4684                                           InstCombiner &IC) {
4685   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4686   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4687
4688   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
4689   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
4690   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
4691   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
4692   // because the expression will cross zero at the same point.
4693   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
4694   int64_t Offset = 0;
4695   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
4696     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
4697       // Compute the aggregate offset of constant indices.
4698       if (CI->isZero()) continue;
4699
4700       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4701       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4702         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
4703       } else {
4704         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4705         Offset += Size*CI->getSExtValue();
4706       }
4707     } else {
4708       // Found our variable index.
4709       break;
4710     }
4711   }
4712   
4713   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
4714   // evaluate it the general way.
4715   if (i == e) return 0;
4716   
4717   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
4718   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
4719   // 4 if the variable index is into an array of i32.
4720   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4721   
4722   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
4723   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
4724     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
4725     if (!CI) return 0;
4726    
4727     // Compute the aggregate offset of constant indices.
4728     if (CI->isZero()) continue;
4729     
4730     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4731     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4732       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
4733     } else {
4734       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
4735       Offset += Size*CI->getSExtValue();
4736     }
4737   }
4738   
4739   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
4740   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
4741   // the index.
4742   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4743   if (Offset == 0) {
4744     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
4745     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
4746     // computation crosses zero.
4747     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
4748       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
4749                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
4750     return VariableIdx;
4751   }
4752   
4753   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
4754   // the pointer size, so get it.
4755   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4756   
4757   Offset &= PtrSizeMask;
4758   VariableScale &= PtrSizeMask;
4759
4760   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
4761   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
4762   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
4763   // multiple of the variable scale.
4764   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
4765   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
4766     return 0;
4767
4768   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
4769   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4770   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
4771     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
4772                                               true /*SExt*/, 
4773                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
4774   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
4775   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
4776 }
4777
4778
4779 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4780 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4781 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4782                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4783                                        Instruction &I) {
4784   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4785
4786   // Look through bitcasts.
4787   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
4788     RHS = BCI->getOperand(0);
4789
4790   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4791   if (PtrBase == RHS) {
4792     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4793     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
4794     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
4795     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
4796     
4797     // If not, synthesize the offset the hard way.
4798     if (Offset == 0)
4799       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4800     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4801                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4802   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4803     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4804     // compare the base pointer.
4805     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4806       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4807       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4808                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4809       if (IndicesTheSame)
4810         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4811           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4812             IndicesTheSame = false;
4813             break;
4814           }
4815
4816       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4817       if (IndicesTheSame)
4818         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4819                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4820
4821       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4822       // different, bail out.
4823       return 0;
4824     }
4825
4826     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4827     bool AllZeros = true;
4828     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4829       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4830           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4831         AllZeros = false;
4832         break;
4833       }
4834     if (AllZeros)
4835       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4836                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4837
4838     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4839     AllZeros = true;
4840     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4841       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4842           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4843         AllZeros = false;
4844         break;
4845       }
4846     if (AllZeros)
4847       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4848
4849     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4850       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4851       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4852       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4853       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4854         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4855           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4856                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4857             // Irreconcilable differences.
4858             NumDifferences = 2;
4859             break;
4860           } else {
4861             if (NumDifferences++) break;
4862             DiffOperand = i;
4863           }
4864         }
4865
4866       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4867         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4868                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4869                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
4870
4871       else if (NumDifferences == 1) {
4872         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4873         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4874         // Make sure we do a signed comparison here.
4875         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4876       }
4877     }
4878
4879     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4880     // the result to fold to a constant!
4881     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4882         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4883       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4884       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4885       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4886       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4887     }
4888   }
4889   return 0;
4890 }
4891
4892 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
4893 ///
4894 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
4895                                                 Instruction *LHSI,
4896                                                 Constant *RHSC) {
4897   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
4898   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
4899   
4900   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
4901   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
4902   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
4903   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
4904   
4905   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
4906   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
4907   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
4908   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4909   
4910   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
4911   if (isa<UIToFPInst>(LHSI))
4912     ++InputSize;
4913   
4914   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
4915   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
4916     return 0;
4917   
4918   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
4919   // will always come through as an integer value and we know the constant is
4920   // not a NAN (it would have been previously simplified).
4921   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
4922   
4923   ICmpInst::Predicate Pred;
4924   switch (I.getPredicate()) {
4925   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
4926   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
4927   case FCmpInst::FCMP_OEQ: Pred = ICmpInst::ICMP_EQ; break;
4928   case FCmpInst::FCMP_UGT:
4929   case FCmpInst::FCMP_OGT: Pred = ICmpInst::ICMP_SGT; break;
4930   case FCmpInst::FCMP_UGE:
4931   case FCmpInst::FCMP_OGE: Pred = ICmpInst::ICMP_SGE; break;
4932   case FCmpInst::FCMP_ULT:
4933   case FCmpInst::FCMP_OLT: Pred = ICmpInst::ICMP_SLT; break;
4934   case FCmpInst::FCMP_ULE:
4935   case FCmpInst::FCMP_OLE: Pred = ICmpInst::ICMP_SLE; break;
4936   case FCmpInst::FCMP_UNE:
4937   case FCmpInst::FCMP_ONE: Pred = ICmpInst::ICMP_NE; break;
4938   case FCmpInst::FCMP_ORD:
4939     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4940   case FCmpInst::FCMP_UNO:
4941     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4942   }
4943   
4944   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
4945   
4946   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
4947   
4948   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
4949   // comparing an i8 to 300.0.
4950   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
4951   
4952   // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
4953   // and large values. 
4954   APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4955   SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
4956                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
4957   if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
4958     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
4959         Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
4960       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4961     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4962   }
4963   
4964   // See if the RHS value is < SignedMin.
4965   APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
4966   SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
4967                         APFloat::rmNearestTiesToEven);
4968   if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
4969     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
4970         Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
4971       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4972     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4973   }
4974
4975   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] but
4976   // it may still be fractional.  See if it is fractional by casting the FP
4977   // value to the integer value and back, checking for equality.  Don't do this
4978   // for zero, because -0.0 is not fractional.
4979   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
4980   if (!RHS.isZero() &&
4981       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
4982     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
4983     // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
4984     // zero at this point.
4985     switch (Pred) {
4986     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
4987     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
4988       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4989     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
4990       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4991     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4992       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
4993       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
4994       if (RHS.isNegative())
4995         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
4996       break;
4997     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4998       // (float)int < -4.4   --> int < -4
4999       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5000       if (!RHS.isNegative())
5001         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5002       break;
5003     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5004       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5005       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5006       if (RHS.isNegative())
5007         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5008       break;
5009     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5010       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5011       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5012       if (!RHS.isNegative())
5013         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5014       break;
5015     }
5016   }
5017
5018   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5019   // comparison.
5020   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5021 }
5022
5023 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5024   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5025   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5026
5027   // Fold trivial predicates.
5028   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5029     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5030   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5031     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5032   
5033   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5034   if (Op0 == Op1) {
5035     switch (I.getPredicate()) {
5036     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5037     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5038     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5039     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5040       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5041     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5042     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5043     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5044       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5045       
5046     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5047     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5048     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5049     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5050       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5051       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5052       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5053       return &I;
5054       
5055     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5056     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5057     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5058     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5059       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5060       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5061       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5062       return &I;
5063     }
5064   }
5065     
5066   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5067     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5068
5069   // Handle fcmp with constant RHS
5070   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5071     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5072     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5073       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5074         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5075           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5076         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5077                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5078         // True if unordered.
5079         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5080       }
5081     }
5082     
5083     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5084       switch (LHSI->getOpcode()) {
5085       case Instruction::PHI:
5086         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5087         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5088         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5089         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5090           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5091             return NV;
5092         break;
5093       case Instruction::SIToFP:
5094       case Instruction::UIToFP:
5095         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5096           return NV;
5097         break;
5098       case Instruction::Select:
5099         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5100         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5101         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5102         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5103         if (LHSI->hasOneUse()) {
5104           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5105             // Fold the known value into the constant operand.
5106             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5107             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5108             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5109                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5110                                                       I.getName()), I);
5111           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5112             // Fold the known value into the constant operand.
5113             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5114             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5115             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5116                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5117                                                       I.getName()), I);
5118           }
5119         }
5120
5121         if (Op1)
5122           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5123         break;
5124       }
5125   }
5126
5127   return Changed ? &I : 0;
5128 }
5129
5130 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5131   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5132   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5133   const Type *Ty = Op0->getType();
5134
5135   // icmp X, X
5136   if (Op0 == Op1)
5137     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5138                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5139
5140   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5141     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5142   
5143   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5144   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5145   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5146        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5147       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5148        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5149     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5150                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5151
5152   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5153   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5154     switch (I.getPredicate()) {
5155     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5156     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
5157       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5158       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5159       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5160     }
5161     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
5162       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5163
5164     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5165     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5166       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
5167       // FALL THROUGH
5168     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5169     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
5170       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5171       InsertNewInstBefore(Not, I);
5172       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5173     }
5174     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5175     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5176       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
5177       // FALL THROUGH
5178     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5179     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
5180       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5181       InsertNewInstBefore(Not, I);
5182       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5183     }
5184     }
5185   }
5186
5187   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5188   // can be folded into the comparison.
5189   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5190       Value *A, *B;
5191     
5192     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5193     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5194         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5195       // (icmp cond A B) if cond is equality
5196       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5197     }
5198     
5199     switch (I.getPredicate()) {
5200     default: break;
5201     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
5202       if (CI->isMinValue(false))
5203         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5204       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
5205         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
5206       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
5207         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5208       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5209       if (CI->isMinValue(true))
5210         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5211                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5212           
5213       break;
5214
5215     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5216       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
5217         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5218       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
5219         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5220       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
5221         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5222       break;
5223
5224     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5225       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
5226         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5227       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
5228         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5229       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
5230         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5231         
5232       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5233       if (CI->isMaxValue(true))
5234         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5235                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5236       break;
5237
5238     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5239       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
5240         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5241       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
5242         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5243       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
5244         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5245       break;
5246
5247     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5248       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5249         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5250       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
5251         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5252       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
5253         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5254       break;
5255
5256     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5257       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5258         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5259       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
5260         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5261       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
5262         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5263       break;
5264
5265     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5266       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5267         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5268       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
5269         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5270       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5271         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5272       break;
5273
5274     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5275       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5276         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5277       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5278         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5279       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5280         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5281       break;
5282     }
5283
5284     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5285     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5286     // already been handled above, this requires little checking.
5287     //
5288     switch (I.getPredicate()) {
5289     default: break;
5290     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
5291       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5292     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5293       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5294     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5295       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5296     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5297       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5298     }
5299     
5300     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5301     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
5302     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5303     
5304     bool UnusedBit;
5305     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5306     
5307     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5308     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5309     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5310                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5311                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5312                              KnownZero, KnownOne, 0))
5313       return &I;
5314         
5315     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5316     // in.
5317     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
5318       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5319       // EQ and NE we use unsigned values.
5320       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5321       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
5322       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5323         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5324                                                Max);
5325       } else {
5326         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5327                                                  Max);
5328       }
5329       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5330       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5331       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5332         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5333           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5334         break;
5335       case ICmpInst::ICMP_NE:
5336         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5337           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5338         break;
5339       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5340         if (Max.ult(RHSVal))
5341           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5342         if (Min.uge(RHSVal))
5343           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5344         break;
5345       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5346         if (Min.ugt(RHSVal))
5347           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5348         if (Max.ule(RHSVal))
5349           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5350         break;
5351       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5352         if (Max.slt(RHSVal))
5353           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5354         if (Min.sgt(RHSVal))
5355           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5356         break;
5357       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5358         if (Min.sgt(RHSVal))
5359           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5360         if (Max.sle(RHSVal))
5361           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5362         break;
5363       }
5364     }
5365           
5366     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5367     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5368     // instruction can be folded into the icmp 
5369     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5370       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5371         return Res;
5372   }
5373
5374   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5375   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5376     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5377       switch (LHSI->getOpcode()) {
5378       case Instruction::GetElementPtr:
5379         if (RHSC->isNullValue()) {
5380           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5381           bool isAllZeros = true;
5382           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5383             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5384                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5385               isAllZeros = false;
5386               break;
5387             }
5388           if (isAllZeros)
5389             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5390                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5391         }
5392         break;
5393
5394       case Instruction::PHI:
5395         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5396         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5397         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5398         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5399           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5400             return NV;
5401         break;
5402       case Instruction::Select: {
5403         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5404         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5405         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5406         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5407         if (LHSI->hasOneUse()) {
5408           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5409             // Fold the known value into the constant operand.
5410             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5411             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5412             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5413                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5414                                                    I.getName()), I);
5415           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5416             // Fold the known value into the constant operand.
5417             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5418             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5419             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5420                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5421                                                    I.getName()), I);
5422           }
5423         }
5424
5425         if (Op1)
5426           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5427         break;
5428       }
5429       case Instruction::Malloc:
5430         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5431         // can assume it is successful and remove the malloc.
5432         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5433           AddToWorkList(LHSI);
5434           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5435                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5436         }
5437         break;
5438       }
5439   }
5440
5441   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5442   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5443     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5444       return NI;
5445   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5446     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5447                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5448       return NI;
5449
5450   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5451   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5452   // now.
5453   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5454     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5455         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5456       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5457       // operand, where it can often be eliminated completely.
5458       Op0 = CI->getOperand(0);
5459
5460       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5461       // so eliminate it as well.
5462       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5463         Op1 = CI2->getOperand(0);
5464
5465       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5466       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5467         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5468           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5469         } else {
5470           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5471           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5472         }
5473       }
5474       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5475     }
5476   }
5477   
5478   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5479     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5480     // This comes up when you have code like
5481     //   int X = A < B;
5482     //   if (X) ...
5483     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5484     // with a constant or another cast from the same type.
5485     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5486       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5487         return R;
5488   }
5489   
5490   // ~x < ~y --> y < x
5491   { Value *A, *B;
5492     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5493         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5494       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5495   }
5496   
5497   if (I.isEquality()) {
5498     Value *A, *B, *C, *D;
5499     
5500     // -x == -y --> x == y
5501     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5502         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5503       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5504     
5505     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5506       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5507         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5508         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5509                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5510       }
5511
5512       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5513         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5514         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5515           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5516             if (Op1->hasOneUse()) {
5517               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5518               Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
5519               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5520                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5521             }
5522         
5523         // A^B == A^D -> B == D
5524         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5525         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5526         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5527         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5528       }
5529     }
5530     
5531     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5532         (A == Op0 || B == Op0)) {
5533       // A == (A^B)  ->  B == 0
5534       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5535       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5536                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5537     }
5538     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5539       // (A-B) == A  ->  B == 0
5540       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5541                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5542     }
5543     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5544       // A == (A-B)  ->  B == 0
5545       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5546                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5547     }
5548     
5549     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5550     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5551         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5552         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5553       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5554       
5555       if (A == C) {
5556         X = B; Y = D; Z = A;
5557       } else if (A == D) {
5558         X = B; Y = C; Z = A;
5559       } else if (B == C) {
5560         X = A; Y = D; Z = B;
5561       } else if (B == D) {
5562         X = A; Y = C; Z = B;
5563       }
5564       
5565       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5566         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
5567         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5568         I.setOperand(0, Op1);
5569         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5570         return &I;
5571       }
5572     }
5573   }
5574   return Changed ? &I : 0;
5575 }
5576
5577
5578 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5579 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5580 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5581                                           ConstantInt *DivRHS) {
5582   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5583   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5584   
5585   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5586   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5587   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5588   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5589   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5590   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5591   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5592   // if it finds it. 
5593   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5594   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5595     return 0;
5596   if (DivRHS->isZero())
5597     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5598
5599   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5600   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5601   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5602   // instead of computing a divide. 
5603   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5604
5605   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5606   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5607   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5608   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5609                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5610
5611   // Get the ICmp opcode
5612   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5613
5614   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5615   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5616   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5617   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5618   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5619   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5620   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5621   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5622   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5623   
5624   
5625   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5626     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5627     LoBound = Prod;
5628     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5629     if (!HiOverflow)
5630       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5631   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5632     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5633       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5634       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5635       HiBound = DivRHS;
5636     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5637       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5638       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5639       if (!HiOverflow)
5640         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5641     } else {                       // (X / pos) op neg
5642       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5643       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5644       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5645                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5646       HiBound = AddOne(Prod);
5647       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5648     }
5649   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5650     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5651       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5652       LoBound = AddOne(DivRHS);
5653       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5654       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5655         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5656         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5657       }
5658     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5659       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5660       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5661       if (!LoOverflow)
5662         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5663       HiBound = AddOne(Prod);
5664     } else {                       // (X / neg) op neg
5665       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5666       LoBound = Prod;
5667       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5668       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5669     }
5670     
5671     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5672     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5673   }
5674
5675   Value *X = DivI->getOperand(0);
5676   switch (Pred) {
5677   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5678   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5679     if (LoOverflow && HiOverflow)
5680       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5681     else if (HiOverflow)
5682       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5683                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5684     else if (LoOverflow)
5685       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5686                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5687     else
5688       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5689   case ICmpInst::ICMP_NE:
5690     if (LoOverflow && HiOverflow)
5691       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5692     else if (HiOverflow)
5693       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5694                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5695     else if (LoOverflow)
5696       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5697                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5698     else
5699       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5700   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5701   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5702     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5703       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5704     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5705       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5706     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5707   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5708   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5709     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5710       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5711     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5712       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5713     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5714       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5715     else
5716       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5717   }
5718 }
5719
5720
5721 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5722 ///
5723 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5724                                                           Instruction *LHSI,
5725                                                           ConstantInt *RHS) {
5726   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5727   
5728   switch (LHSI->getOpcode()) {
5729   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5730     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5731       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5732       // fold the xor.
5733       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5734           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5735         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5736         
5737         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5738         // the operation, just stop using the Xor.
5739         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5740           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5741           AddToWorkList(LHSI);
5742           return &ICI;
5743         }
5744         
5745         // Was the old condition true if the operand is positive?
5746         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5747         
5748         // If so, the new one isn't.
5749         isTrueIfPositive ^= true;
5750         
5751         if (isTrueIfPositive)
5752           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5753         else
5754           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5755       }
5756     }
5757     break;
5758   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5759     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5760         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5761       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5762       
5763       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5764       // and/compare to be the input width without changing the value
5765       // produced, eliminating a cast.
5766       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5767         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5768         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5769         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5770         // bit would not work.
5771         if (Cast->hasOneUse() &&
5772             (ICI.isEquality() ||
5773              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5774           uint32_t BitWidth = 
5775             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5776           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5777           NewCST.zext(BitWidth);
5778           APInt NewCI = RHSV;
5779           NewCI.zext(BitWidth);
5780           Instruction *NewAnd = 
5781             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
5782                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5783           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5784           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5785                               ConstantInt::get(NewCI));
5786         }
5787       }
5788       
5789       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5790       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5791       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5792       // access.
5793       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5794       if (Shift && !Shift->isShift())
5795         Shift = 0;
5796       
5797       ConstantInt *ShAmt;
5798       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5799       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5800       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5801       
5802       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5803       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5804       // rights, as they sign-extend.
5805       if (ShAmt) {
5806         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5807         if (!CanFold) {
5808           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5809           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5810           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5811           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5812           
5813           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5814           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5815                AndCST->getValue()) == 0)
5816             CanFold = true;
5817         }
5818         
5819         if (CanFold) {
5820           Constant *NewCst;
5821           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5822             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5823           else
5824             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5825           
5826           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5827           // compared.
5828           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5829             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5830             // As a special case, check to see if this means that the
5831             // result is always true or false now.
5832             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5833               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5834             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5835               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5836           } else {
5837             ICI.setOperand(1, NewCst);
5838             Constant *NewAndCST;
5839             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5840               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5841             else
5842               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5843             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5844             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5845             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5846             AddUsesToWorkList(ICI);
5847             return &ICI;
5848           }
5849         }
5850       }
5851       
5852       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5853       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5854       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5855       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5856           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5857           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5858         // Compute C << Y.
5859         Value *NS;
5860         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5861           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
5862                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5863         } else {
5864           // Insert a logical shift.
5865           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
5866                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5867         }
5868         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5869         
5870         // Compute X & (C << Y).
5871         Instruction *NewAnd = 
5872           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5873         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5874         
5875         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5876         return &ICI;
5877       }
5878     }
5879     break;
5880     
5881   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5882     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5883     if (!ShAmt) break;
5884     
5885     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5886     
5887     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5888     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5889     // simplified.
5890     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5891       break;
5892     
5893     if (ICI.isEquality()) {
5894       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5895       // comparison cannot succeed.
5896       Constant *Comp =
5897         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5898       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5899         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5900         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5901         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5902       }
5903       
5904       if (LHSI->hasOneUse()) {
5905         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5906         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5907         Constant *Mask =
5908           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5909         
5910         Instruction *AndI =
5911           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
5912                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5913         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5914         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5915                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5916       }
5917     }
5918     
5919     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5920     bool TrueIfSigned = false;
5921     if (LHSI->hasOneUse() &&
5922         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5923       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5924       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5925                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5926       Instruction *AndI =
5927         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
5928                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5929       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5930       
5931       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5932                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5933     }
5934     break;
5935   }
5936     
5937   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5938   case Instruction::AShr: {
5939     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
5940     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5941     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
5942
5943     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5944     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5945     // simplified.
5946     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5947     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5948       break;
5949     
5950     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5951       
5952     // If we are comparing against bits always shifted out, the
5953     // comparison cannot succeed.
5954     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5955     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5956       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5957     else
5958       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5959     
5960     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5961       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5962       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5963       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5964     }
5965     
5966     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
5967     // If so, we can compare against the unshifted value:
5968     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
5969     if (LHSI->hasOneUse() &&
5970         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
5971                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
5972       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5973                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5974     }
5975       
5976     if (LHSI->hasOneUse()) {
5977       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5978       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5979       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5980       
5981       Instruction *AndI =
5982         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
5983                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5984       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5985       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5986                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5987     }
5988     break;
5989   }
5990     
5991   case Instruction::SDiv:
5992   case Instruction::UDiv:
5993     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5994     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5995     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5996     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5997     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5998     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5999     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6000       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6001                                           DivRHS))
6002         return R;
6003     break;
6004
6005   case Instruction::Add:
6006     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6007
6008     if (!ICI.isEquality()) {
6009       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6010       if (!LHSC) break;
6011       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6012
6013       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6014                             .subtract(LHSV);
6015
6016       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6017         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6018           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6019                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6020         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6021           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6022                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6023         }
6024       } else {
6025         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6026           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6027                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6028         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6029           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6030                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6031         }
6032       }
6033     }
6034     break;
6035   }
6036   
6037   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6038   if (ICI.isEquality()) {
6039     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6040     
6041     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6042     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6043     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6044       switch (BO->getOpcode()) {
6045       case Instruction::SRem:
6046         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6047         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6048           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6049           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6050             Instruction *NewRem =
6051               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6052                                          BO->getName());
6053             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6054             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6055                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6056           }
6057         }
6058         break;
6059       case Instruction::Add:
6060         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6061         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6062           if (BO->hasOneUse())
6063             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6064                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6065         } else if (RHSV == 0) {
6066           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6067           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6068           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6069           
6070           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6071             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6072           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6073             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6074           else if (BO->hasOneUse()) {
6075             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6076             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6077             Neg->takeName(BO);
6078             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6079           }
6080         }
6081         break;
6082       case Instruction::Xor:
6083         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6084         // the explicit xor.
6085         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6086           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6087                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6088         
6089         // FALLTHROUGH
6090       case Instruction::Sub:
6091         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6092         if (RHSV == 0)
6093           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6094                               BO->getOperand(1));
6095         break;
6096         
6097       case Instruction::Or:
6098         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6099         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6100         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6101           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6102           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6103             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6104                                                              isICMP_NE));
6105         }
6106         break;
6107         
6108       case Instruction::And:
6109         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6110           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6111           // comparison can never succeed!
6112           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6113             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6114                                                              isICMP_NE));
6115           
6116           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6117           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6118             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6119                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6120                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6121           
6122           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6123           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6124             Value *X = BO->getOperand(0);
6125             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6126             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6127               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6128             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6129           }
6130           
6131           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6132           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6133             Value *X = BO->getOperand(0);
6134             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6135             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6136               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6137             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6138           }
6139         }
6140       default: break;
6141       }
6142     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6143       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6144       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6145         AddToWorkList(II);
6146         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6147         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6148         return &ICI;
6149       }
6150     }
6151   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6152             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6153             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6154     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6155       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6156       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6157       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6158       if (SrcTy->isInteger() && 
6159           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6160         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6161         // smaller constant values.
6162         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6163           // X u< 128 => X s> -1
6164           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6165                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6166         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6167                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6168           // X u> 127 => X s< 0
6169           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6170                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6171         }
6172       }
6173     }
6174   }
6175   return 0;
6176 }
6177
6178 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6179 /// We only handle extending casts so far.
6180 ///
6181 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6182   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6183   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6184   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6185   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6186   Value *RHSCIOp;
6187
6188   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6189   // integer type is the same size as the pointer type.
6190   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6191       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6192          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6193     Value *RHSOp = 0;
6194     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6195       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6196     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6197       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6198       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6199       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6200         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6201     }
6202
6203     if (RHSOp)
6204       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6205   }
6206   
6207   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6208   // Enforce this.
6209   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6210       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6211     return 0;
6212
6213   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6214   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6215
6216   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6217     // Not an extension from the same type?
6218     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6219     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6220       return 0;
6221     
6222     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6223     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6224     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6225       return 0;
6226
6227     // Deal with equality cases early.
6228     if (ICI.isEquality())
6229       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6230
6231     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6232     // signed comparison.
6233     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6234       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6235
6236     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6237     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6238   }
6239
6240   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6241   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6242   if (!CI)
6243     return 0;
6244
6245   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6246   // reextended to DestTy.
6247   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6248   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6249
6250   // If the re-extended constant didn't change...
6251   if (Res2 == CI) {
6252     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6253     // For example, we might have:
6254     //    %A = sext short %X to uint
6255     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6256     // It is incorrect to transform this into 
6257     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6258     // because %A may have negative value. 
6259     //
6260     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
6261     // OR operation is EQ/NE.
6262     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
6263       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6264     else
6265       return 0;
6266   }
6267
6268   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6269   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6270
6271   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6272   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6273   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6274     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6275   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6276     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6277
6278   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6279   // should have been folded away previously and not enter in here.
6280   Value *Result;
6281   if (isSignedCmp) {
6282     // We're performing a signed comparison.
6283     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6284       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6285     else
6286       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6287   } else {
6288     // We're performing an unsigned comparison.
6289     if (isSignedExt) {
6290       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6291       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6292       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6293       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6294                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6295     } else {
6296       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6297       Result = ConstantInt::getTrue();
6298     }
6299   }
6300
6301   // Finally, return the value computed.
6302   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6303       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6304     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6305   } else {
6306     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6307             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6308            "ICmp should be folded!");
6309     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6310       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6311     else
6312       return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6313   }
6314 }
6315
6316 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6317   return commonShiftTransforms(I);
6318 }
6319
6320 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6321   return commonShiftTransforms(I);
6322 }
6323
6324 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6325   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6326     return R;
6327   
6328   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6329   
6330   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6331   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6332     if (CSI->isAllOnesValue())
6333       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6334   
6335   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6336   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
6337                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6338     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6339   
6340   return 0;
6341 }
6342
6343 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6344   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6345   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6346
6347   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6348   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6349   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6350       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6351     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6352   
6353   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6354     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6355       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6356     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6357       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6358   }
6359   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6360     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6361       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6362     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6363       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6364   }
6365
6366   // Try to fold constant and into select arguments.
6367   if (isa<Constant>(Op0))
6368     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6369       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6370         return R;
6371
6372   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6373     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6374       return Res;
6375   return 0;
6376 }
6377
6378 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6379                                                BinaryOperator &I) {
6380   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6381
6382   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6383   // purpose is to compute bits we don't care about.
6384   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6385   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6386   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6387                            KnownZero, KnownOne))
6388     return &I;
6389   
6390   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6391   // of a signed value.
6392   //
6393   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6394     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6395       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6396     else {
6397       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6398       return &I;
6399     }
6400   }
6401   
6402   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6403   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6404     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6405       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6406         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6407                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6408   
6409   // Try to fold constant and into select arguments.
6410   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6411     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6412       return R;
6413   if (isa<PHINode>(Op0))
6414     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6415       return NV;
6416   
6417   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6418   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6419     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6420     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6421     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6422     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6423     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6424     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6425     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6426         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6427       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6428       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6429       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6430                                                 I.getName());
6431       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6432
6433       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6434       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6435       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6436       // other xforms later if dead.
6437       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6438       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6439       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6440       
6441       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6442       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6443       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6444       // mask as appropriate.
6445       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6446         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6447       else {
6448         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6449         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6450       }
6451
6452       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6453                                                    TI->getName());
6454       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6455
6456       // Return the value truncated to the interesting size.
6457       return new TruncInst(And, I.getType());
6458     }
6459   }
6460   
6461   if (Op0->hasOneUse()) {
6462     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6463       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6464       Value *V1, *V2;
6465       ConstantInt *CC;
6466       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6467         default: break;
6468         case Instruction::Add:
6469         case Instruction::And:
6470         case Instruction::Or:
6471         case Instruction::Xor: {
6472           // These operators commute.
6473           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6474           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6475               match(Op0BO->getOperand(1),
6476                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6477             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6478                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6479                                             Op0BO->getName());
6480             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6481             Instruction *X = 
6482               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6483                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6484             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6485             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6486             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6487                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6488           }
6489           
6490           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6491           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6492           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6493               match(Op0BOOp1, 
6494                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6495               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6496               V2 == Op1) {
6497             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6498                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6499                                                      Op0BO->getName());
6500             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6501             Instruction *XM =
6502               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6503                                         V1->getName()+".mask");
6504             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6505             
6506             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6507           }
6508         }
6509           
6510         // FALL THROUGH.
6511         case Instruction::Sub: {
6512           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6513           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6514               match(Op0BO->getOperand(0),
6515                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6516             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6517                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6518                                                      Op0BO->getName());
6519             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6520             Instruction *X =
6521               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6522                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6523             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6524             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6525             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
6526                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6527           }
6528           
6529           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6530           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6531               match(Op0BO->getOperand(0),
6532                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6533                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6534               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6535                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6536             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6537                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6538                                                      Op0BO->getName());
6539             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6540             Instruction *XM =
6541               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6542                                         V1->getName()+".mask");
6543             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6544             
6545             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6546           }
6547           
6548           break;
6549         }
6550       }
6551       
6552       
6553       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6554       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6555       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6556         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6557         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6558         
6559         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6560           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6561           case Instruction::Add:
6562             isValid = isLeftShift;
6563             break;
6564           case Instruction::Or:
6565           case Instruction::Xor:
6566             highBitSet = false;
6567             break;
6568           case Instruction::And:
6569             highBitSet = true;
6570             break;
6571         }
6572         
6573         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6574         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6575         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6576         // the constant which would cause it to be modified for this
6577         // operation.
6578         //
6579         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6580           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6581         
6582         if (isValid) {
6583           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6584           
6585           Instruction *NewShift =
6586             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6587           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6588           NewShift->takeName(Op0BO);
6589           
6590           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6591                                         NewRHS);
6592         }
6593       }
6594     }
6595   }
6596   
6597   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6598   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6599   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6600     ShiftOp = 0;
6601   
6602   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6603     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6604     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6605     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6606     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6607     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6608     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6609     
6610     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6611     if (AmtSum > TypeBits)
6612       AmtSum = TypeBits;
6613     
6614     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6615     
6616     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6617     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6618       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
6619                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6620     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6621                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6622       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6623       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6624     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6625                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6626       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6627       Instruction *Shift =
6628         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6629       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6630
6631       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6632       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6633     }
6634     
6635     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6636     // right.  See if the amounts are equal.
6637     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6638       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6639       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6640         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6641         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6642       }
6643       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6644       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6645         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6646         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6647       }
6648       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6649       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6650       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6651       // generators.
6652       const Type *SExtType = 0;
6653       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6654       case 1  :
6655       case 8  :
6656       case 16 :
6657       case 32 :
6658       case 64 :
6659       case 128:
6660         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6661         break;
6662       default: break;
6663       }
6664       if (SExtType) {
6665         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6666         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6667         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6668       }
6669       // Otherwise, we can't handle it yet.
6670     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6671       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6672       
6673       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6674       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6675         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6676                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6677         Instruction *Shift =
6678           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6679         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6680         
6681         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6682         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6683       }
6684       
6685       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6686       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6687         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6688         Instruction *Shift =
6689           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6690         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6691         
6692         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6693         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6694       }
6695       
6696       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6697     } else {
6698       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6699       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6700
6701       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6702       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6703         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6704                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6705         Instruction *Shift =
6706           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6707                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6708         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6709         
6710         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6711         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6712       }
6713       
6714       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6715       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6716         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6717         Instruction *Shift =
6718           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6719         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6720         
6721         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6722         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6723       }
6724       
6725       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6726     }
6727   }
6728   return 0;
6729 }
6730
6731
6732 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6733 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6734 /// X*Scale+Offset.
6735 ///
6736 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6737                                         int &Offset) {
6738   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6739   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6740     Offset = CI->getZExtValue();
6741     Scale  = 0;
6742     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6743   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6744     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6745       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6746         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6747         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6748         Offset = 0;
6749         return I->getOperand(0);
6750       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6751         // This value is scaled by 'RHS'.
6752         Scale = RHS->getZExtValue();
6753         Offset = 0;
6754         return I->getOperand(0);
6755       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6756         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6757         // where C1 is divisible by C2.
6758         unsigned SubScale;
6759         Value *SubVal = 
6760           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6761         Offset += RHS->getZExtValue();
6762         Scale = SubScale;
6763         return SubVal;
6764       }
6765     }
6766   }
6767
6768   // Otherwise, we can't look past this.
6769   Scale = 1;
6770   Offset = 0;
6771   return Val;
6772 }
6773
6774
6775 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6776 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6777 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6778                                                    AllocationInst &AI) {
6779   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6780   
6781   // Remove any uses of AI that are dead.
6782   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6783   
6784   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6785     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6786     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6787       while (UI != E && *UI == User)
6788         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6789       
6790       ++NumDeadInst;
6791       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6792       EraseInstFromFunction(*User);
6793     }
6794   }
6795   
6796   // Get the type really allocated and the type casted to.
6797   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6798   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6799   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6800
6801   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6802   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6803   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6804
6805   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6806   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6807   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6808   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6809
6810   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6811   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6812   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6813
6814   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6815   // size argument.
6816   unsigned ArraySizeScale;
6817   int ArrayOffset;
6818   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6819     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6820  
6821   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6822   // do the xform.
6823   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6824       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6825
6826   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6827   Value *Amt = 0;
6828   if (Scale == 1) {
6829     Amt = NumElements;
6830   } else {
6831     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6832     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6833     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6834       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6835     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6836     else if (Scale != 1) {
6837       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
6838       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6839     }
6840   }
6841   
6842   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6843     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6844     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
6845     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6846   }
6847   
6848   AllocationInst *New;
6849   if (isa<MallocInst>(AI))
6850     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6851   else
6852     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6853   InsertNewInstBefore(New, AI);
6854   New->takeName(&AI);
6855   
6856   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6857   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6858   // die soon.
6859   if (!AI.hasOneUse()) {
6860     AddUsesToWorkList(AI);
6861     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6862     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6863     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6864     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6865     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6866   }
6867   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6868 }
6869
6870 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6871 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6872 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6873 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6874 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6875 ///
6876 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6877 /// extension operation if Ty is larger.
6878 ///
6879 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
6880 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
6881 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
6882 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
6883 /// efficiently truncated.
6884 ///
6885 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
6886 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
6887 /// the final result.
6888 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6889                                               unsigned CastOpc,
6890                                               int &NumCastsRemoved) {
6891   // We can always evaluate constants in another type.
6892   if (isa<ConstantInt>(V))
6893     return true;
6894   
6895   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6896   if (!I) return false;
6897   
6898   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6899   
6900   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6901   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6902     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6903     // it, and this will remove a cast overall.
6904     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6905       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6906       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6907       // casts first.
6908       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
6909         ++NumCastsRemoved;
6910       return true;
6911     }
6912   }
6913
6914   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6915   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6916   if (!I->hasOneUse()) return false;
6917
6918   switch (I->getOpcode()) {
6919   case Instruction::Add:
6920   case Instruction::Sub:
6921   case Instruction::And:
6922   case Instruction::Or:
6923   case Instruction::Xor:
6924     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6925     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6926                                       NumCastsRemoved) &&
6927            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6928                                       NumCastsRemoved);
6929
6930   case Instruction::Mul:
6931     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
6932     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
6933            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6934                                       NumCastsRemoved) &&
6935            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6936                                       NumCastsRemoved);
6937
6938   case Instruction::Shl:
6939     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6940     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6941     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6942       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6943       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6944           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6945         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6946                                           NumCastsRemoved);
6947     }
6948     break;
6949   case Instruction::LShr:
6950     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6951     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6952     // already zeros.
6953     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6954       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6955       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6956       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6957           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6958             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6959           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6960         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6961                                           NumCastsRemoved);
6962       }
6963     }
6964     break;
6965   case Instruction::ZExt:
6966   case Instruction::SExt:
6967   case Instruction::Trunc:
6968     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6969     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6970     // of casts in the input.
6971     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6972       return true;
6973     break;
6974       
6975   case Instruction::PHI: {
6976     // We can change a phi if we can change all operands.
6977     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
6978     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
6979       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
6980                                       NumCastsRemoved))
6981         return false;
6982     return true;
6983   }
6984   default:
6985     // TODO: Can handle more cases here.
6986     break;
6987   }
6988   
6989   return false;
6990 }
6991
6992 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6993 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6994 /// evaluate the expression.
6995 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6996                                              bool isSigned) {
6997   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6998     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6999
7000   // Otherwise, it must be an instruction.
7001   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7002   Instruction *Res = 0;
7003   switch (I->getOpcode()) {
7004   case Instruction::Add:
7005   case Instruction::Sub:
7006   case Instruction::Mul:
7007   case Instruction::And:
7008   case Instruction::Or:
7009   case Instruction::Xor:
7010   case Instruction::AShr:
7011   case Instruction::LShr:
7012   case Instruction::Shl: {
7013     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7014     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7015     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7016                                  LHS, RHS);
7017     break;
7018   }    
7019   case Instruction::Trunc:
7020   case Instruction::ZExt:
7021   case Instruction::SExt:
7022     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7023     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7024     // new.
7025     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7026       return I->getOperand(0);
7027     
7028     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7029     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7030                            Ty);
7031     break;
7032   case Instruction::PHI: {
7033     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7034     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7035     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7036       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7037       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7038     }
7039     Res = NPN;
7040     break;
7041   }
7042   default: 
7043     // TODO: Can handle more cases here.
7044     assert(0 && "Unreachable!");
7045     break;
7046   }
7047   
7048   Res->takeName(I);
7049   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7050 }
7051
7052 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7053 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7054   Value *Src = CI.getOperand(0);
7055
7056   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7057   // eliminate it now.
7058   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7059     if (Instruction::CastOps opc = 
7060         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7061       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7062       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7063       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7064     }
7065   }
7066
7067   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7068   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7069     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7070       return NV;
7071
7072   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7073   if (isa<PHINode>(Src))
7074     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7075       return NV;
7076   
7077   return 0;
7078 }
7079
7080 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7081 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7082   Value *Src = CI.getOperand(0);
7083   
7084   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7085     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7086     // this into a cast of the original pointer!
7087     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7088       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7089       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7090       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7091       AddToWorkList(GEP);
7092       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7093       return &CI;
7094     }
7095     
7096     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7097     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7098     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7099     // non-type-safe code.
7100     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7101       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7102         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7103         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7104         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7105         
7106         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7107         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7108         const Type *GEPIdxTy =
7109           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7110         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7111           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7112           
7113           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7114           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7115           // is something like [0 x {int, int}]
7116           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7117           int64_t FirstIdx = 0;
7118           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7119             FirstIdx = Offset/TySize;
7120             Offset %= TySize;
7121           
7122             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7123             if (Offset < 0) {
7124               --FirstIdx;
7125               Offset += TySize;
7126               assert(Offset >= 0);
7127             }
7128             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7129           }
7130           
7131           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7132
7133           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7134           while (Offset) {
7135             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7136               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7137               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7138                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7139                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7140               
7141                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7142                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7143               } else {
7144                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7145                 Offset = 0;
7146                 OrigBase = 0;
7147               }
7148             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7149               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7150               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7151                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7152                 Offset %= EltSize;
7153               } else {
7154                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7155               }
7156               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7157             } else {
7158               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7159               Offset = 0;
7160               OrigBase = 0;
7161             }
7162           }
7163           if (OrigBase) {
7164             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7165             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7166             // two.
7167             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7168                                                           NewIndices.begin(),
7169                                                           NewIndices.end(), "");
7170             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7171             NGEP->takeName(GEP);
7172             
7173             if (isa<BitCastInst>(CI))
7174               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7175             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7176             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7177           }
7178         }
7179       }      
7180     }
7181   }
7182     
7183   return commonCastTransforms(CI);
7184 }
7185
7186
7187
7188 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7189 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7190 /// cases.
7191 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7192 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7193   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7194     return Result;
7195
7196   Value *Src = CI.getOperand(0);
7197   const Type *SrcTy = Src->getType();
7198   const Type *DestTy = CI.getType();
7199   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7200   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7201
7202   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7203   // purpose is to compute bits we don't care about.
7204   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7205   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7206                            KnownZero, KnownOne))
7207     return &CI;
7208
7209   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7210   // can't do anything more. 
7211   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7212   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7213     return 0;
7214
7215   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7216   int NumCastsRemoved = 0;
7217   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7218       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7219                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7220     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7221     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7222     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7223     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7224     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7225     // require that two casts have been eliminated.
7226     bool DoXForm;
7227     switch (CI.getOpcode()) {
7228     default:
7229       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7230       // get here because of the check above.
7231       assert(0 && "Unknown cast type");
7232     case Instruction::Trunc:
7233       DoXForm = true;
7234       break;
7235     case Instruction::ZExt:
7236       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7237       break;
7238     case Instruction::SExt:
7239       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7240       break;
7241     }
7242     
7243     if (DoXForm) {
7244       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7245                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7246       assert(Res->getType() == DestTy);
7247       switch (CI.getOpcode()) {
7248       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7249       case Instruction::Trunc:
7250       case Instruction::BitCast:
7251         // Just replace this cast with the result.
7252         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7253       case Instruction::ZExt: {
7254         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7255         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7256         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7257                                                             SrcBitSize));
7258         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7259       }
7260       case Instruction::SExt:
7261         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7262         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7263             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7264                              CI), DestTy);
7265       }
7266     }
7267   }
7268   
7269   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7270   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7271
7272   switch (SrcI->getOpcode()) {
7273   case Instruction::Add:
7274   case Instruction::Mul:
7275   case Instruction::And:
7276   case Instruction::Or:
7277   case Instruction::Xor:
7278     // If we are discarding information, rewrite.
7279     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7280       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7281       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7282       // only be converting signedness, which is a noop.
7283       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7284           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7285           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7286         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7287         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7288         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7289         return BinaryOperator::Create(
7290             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7291       }
7292     }
7293
7294     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7295     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7296         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7297         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7298         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7299       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7300       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7301     }
7302     break;
7303   case Instruction::SDiv:
7304   case Instruction::UDiv:
7305   case Instruction::SRem:
7306   case Instruction::URem:
7307     // If we are just changing the sign, rewrite.
7308     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7309       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7310       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7311       // only be converting signedness, which is a noop.
7312       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7313           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7314         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7315                                               Op0, DestTy, SrcI);
7316         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7317                                               Op1, DestTy, SrcI);
7318         return BinaryOperator::Create(
7319           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7320       }
7321     }
7322     break;
7323
7324   case Instruction::Shl:
7325     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7326     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7327     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7328     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7329     // in the value.
7330     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7331         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7332       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7333           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7334       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7335       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7336       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7337     }
7338     break;
7339   case Instruction::AShr:
7340     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7341     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7342     // simplifications.
7343     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7344         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7345       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7346       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7347         // Insert the new logical shift right.
7348         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7349       }
7350     }
7351     break;
7352   }
7353   return 0;
7354 }
7355
7356 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7357   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7358     return Result;
7359   
7360   Value *Src = CI.getOperand(0);
7361   const Type *Ty = CI.getType();
7362   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7363   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7364   
7365   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7366     switch (SrcI->getOpcode()) {
7367     default: break;
7368     case Instruction::LShr:
7369       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7370       // are already zeros.
7371       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7372         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7373         
7374         // Get a mask for the bits shifting in.
7375         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7376         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7377         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7378           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7379             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7380
7381           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7382           // shift.
7383           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7384           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7385                                        Ty, CI);
7386           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7387         }
7388       } else {     // This is a variable shr.
7389         
7390         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7391         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7392         // loop-invariant and CSE'd.
7393         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7394           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7395
7396           Value *V = InsertNewInstBefore(
7397               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7398                                      "tmp"), CI);
7399           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7400                                                             SrcI->getOperand(0),
7401                                                             "tmp"), CI);
7402           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7403           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7404         }
7405       }
7406       break;
7407     }
7408   }
7409   
7410   return 0;
7411 }
7412
7413 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7414 /// in order to eliminate the icmp.
7415 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7416                                              bool DoXform) {
7417   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7418   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7419   // cast to integer to avoid the comparison.
7420   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7421     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7422       
7423     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7424     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7425     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7426         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7427       if (!DoXform) return ICI;
7428
7429       Value *In = ICI->getOperand(0);
7430       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7431                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7432       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7433                                                         In->getName()+".lobit"),
7434                                CI);
7435       if (In->getType() != CI.getType())
7436         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7437                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7438
7439       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7440         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7441         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7442                                                          In->getName()+".not"),
7443                                  CI);
7444       }
7445
7446       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7447     }
7448       
7449       
7450       
7451     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7452     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7453     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7454     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7455     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7456     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7457     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7458     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7459     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7460         // This only works for EQ and NE
7461         ICI->isEquality()) {
7462       // If Op1C some other power of two, convert:
7463       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7464       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7465       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7466       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7467         
7468       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7469       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7470         if (!DoXform) return ICI;
7471
7472         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7473         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7474           // (X&4) == 2 --> false
7475           // (X&4) != 2 --> true
7476           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7477           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7478           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7479         }
7480           
7481         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7482         Value *In = ICI->getOperand(0);
7483         if (ShiftAmt) {
7484           // Perform a logical shr by shiftamt.
7485           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7486           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
7487                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7488                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7489         }
7490           
7491         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7492           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7493           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
7494           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7495         }
7496           
7497         if (CI.getType() == In->getType())
7498           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7499         else
7500           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7501       }
7502     }
7503   }
7504
7505   return 0;
7506 }
7507
7508 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7509   // If one of the common conversion will work ..
7510   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7511     return Result;
7512
7513   Value *Src = CI.getOperand(0);
7514
7515   // If this is a cast of a cast
7516   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7517     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7518     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7519     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7520     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7521       // Get the sizes of the types involved
7522       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7523       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7524       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7525       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7526       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7527       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7528         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7529         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7530         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7531         Instruction *And = 
7532           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7533         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7534         if (And->getType() != CI.getType()) {
7535           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7536           InsertNewInstBefore(And, CI);
7537           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7538         }
7539         return And;
7540       }
7541     }
7542   }
7543
7544   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
7545     return transformZExtICmp(ICI, CI);
7546
7547   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
7548   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
7549     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
7550     // of the (zext icmp) will be transformed.
7551     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
7552     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
7553     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
7554         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
7555          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
7556       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
7557       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
7558       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
7559     }
7560   }
7561
7562   return 0;
7563 }
7564
7565 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7566   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7567     return I;
7568   
7569   Value *Src = CI.getOperand(0);
7570   
7571   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7572   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7573   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7574     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7575     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7576     // cast to integer to avoid the comparison.
7577     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7578       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7579       
7580       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7581       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7582       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7583           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7584         Value *In = ICI->getOperand(0);
7585         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7586                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7587         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
7588                                                         In->getName()+".lobit"),
7589                                  CI);
7590         if (In->getType() != CI.getType())
7591           In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7592                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7593         
7594         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7595           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
7596                                      In->getName()+".not"), CI);
7597         
7598         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7599       }
7600     }
7601   }
7602
7603   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
7604   // eliminate the trunc/sext pair.
7605   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
7606     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
7607     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
7608     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7609     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
7610     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
7611
7612     if (OpBits == DestBits) {
7613       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
7614       // bits, it is already ready.
7615       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
7616         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
7617     } else if (OpBits < DestBits) {
7618       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
7619       // bits, just sext from i32.
7620       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7621         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7622     } else {
7623       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
7624       // bits, just truncate to i32.
7625       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
7626         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
7627     }
7628   }
7629       
7630   return 0;
7631 }
7632
7633 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7634 /// in the specified FP type without changing its value.
7635 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
7636   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7637   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
7638     return ConstantFP::get(F);
7639   return 0;
7640 }
7641
7642 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7643 /// through it until we get the source value.
7644 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7645   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7646     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7647       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7648   
7649   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7650   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7651   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7652   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7653     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
7654       return V;  // No constant folding of this.
7655     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7656     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
7657       return V;
7658     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
7659       return V;  // Won't shrink.
7660     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
7661       return V;
7662     // Don't try to shrink to various long double types.
7663   }
7664   
7665   return V;
7666 }
7667
7668 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7669   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7670     return I;
7671   
7672   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7673   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7674   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
7675   // many builtins (sqrt, etc).
7676   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7677   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7678     switch (OpI->getOpcode()) {
7679     default: break;
7680     case Instruction::Add:
7681     case Instruction::Sub:
7682     case Instruction::Mul:
7683     case Instruction::FDiv:
7684     case Instruction::FRem:
7685       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7686       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7687       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7688       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
7689           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7690         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7691         // If the source types were both smaller than the destination type of
7692         // the cast, do this xform.
7693         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
7694             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
7695           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
7696                                       CI.getType(), CI);
7697           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
7698                                       CI.getType(), CI);
7699           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7700         }
7701       }
7702       break;  
7703     }
7704   }
7705   return 0;
7706 }
7707
7708 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7709   return commonCastTransforms(CI);
7710 }
7711
7712 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
7713   // fptoui(uitofp(X)) --> X  if the intermediate type has enough bits in its
7714   // mantissa to accurately represent all values of X.  For example, do not
7715   // do this with i64->float->i64.
7716   if (UIToFPInst *SrcI = dyn_cast<UIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
7717     if (SrcI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7718         (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
7719                     SrcI->getType()->getFPMantissaWidth())
7720       return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI->getOperand(0));
7721
7722   return commonCastTransforms(FI);
7723 }
7724
7725 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
7726   // fptosi(sitofp(X)) --> X  if the intermediate type has enough bits in its
7727   // mantissa to accurately represent all values of X.  For example, do not
7728   // do this with i64->float->i64.
7729   if (SIToFPInst *SrcI = dyn_cast<SIToFPInst>(FI.getOperand(0)))
7730     if (SrcI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
7731         (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
7732                     SrcI->getType()->getFPMantissaWidth())
7733       return ReplaceInstUsesWith(FI, SrcI->getOperand(0));
7734   
7735   return commonCastTransforms(FI);
7736 }
7737
7738 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7739   return commonCastTransforms(CI);
7740 }
7741
7742 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7743   return commonCastTransforms(CI);
7744 }
7745
7746 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7747   return commonPointerCastTransforms(CI);
7748 }
7749
7750 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7751   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7752     return I;
7753   
7754   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7755   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7756
7757   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7758   ConstantInt *Cst;
7759   Value *X;
7760   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7761                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7762     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7763     // is a single-index GEP.
7764     if (X->getType() == CI.getType()) {
7765       // Get the size of the pointee type.
7766       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7767
7768       // Convert the constant to intptr type.
7769       APInt Offset = Cst->getValue();
7770       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7771
7772       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7773       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7774         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7775         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
7776       }
7777     }
7778     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7779     // struct etc.
7780   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7781              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7782     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7783     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7784     
7785     // Get the size of the pointee type.
7786     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7787     
7788     // Convert the constant to intptr type.
7789     APInt Offset = Cst->getValue();
7790     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7791     
7792     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7793     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7794       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7795       
7796       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7797                                                             "tmp"), CI);
7798       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7799     }
7800   }
7801   return 0;
7802 }
7803
7804 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7805   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7806   // otherwise just apply the common ones.
7807   Value *Src = CI.getOperand(0);
7808   const Type *SrcTy = Src->getType();
7809   const Type *DestTy = CI.getType();
7810
7811   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7812     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7813       return Result;
7814   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7815     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7816       return I;
7817   } else {
7818     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7819       return Result;
7820   }
7821
7822
7823   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7824   // be replaced by the operand.
7825   if (DestTy == Src->getType())
7826     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7827
7828   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7829     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7830     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7831     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7832     
7833     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
7834     // required for changing types.
7835     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
7836       return 0;
7837     
7838     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7839     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7840     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7841       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7842         return V;
7843     
7844     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7845     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7846     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7847     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7848     unsigned NumZeros = 0;
7849     while (SrcElTy != DstElTy && 
7850            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7851            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7852       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7853       ++NumZeros;
7854     }
7855
7856     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7857     if (SrcElTy == DstElTy) {
7858       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7859       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7860                                        ((Instruction*) NULL));
7861     }
7862   }
7863
7864   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7865     if (SVI->hasOneUse()) {
7866       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7867       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7868       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7869           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7870                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7871         CastInst *Tmp;
7872         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7873         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7874         // us to eliminate at least one cast.
7875         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7876              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7877             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7878              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7879           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7880                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7881           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7882                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7883           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7884           // know the vector types match #elts.
7885           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7886         }
7887       }
7888     }
7889   }
7890   return 0;
7891 }
7892
7893 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7894 ///   %C = or %A, %B
7895 ///   %D = select %cond, %C, %A
7896 /// into:
7897 ///   %C = select %cond, %B, 0
7898 ///   %D = or %A, %C
7899 ///
7900 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7901 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7902 /// equal the other incoming value of the select.
7903 ///
7904 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7905   switch (I->getOpcode()) {
7906   case Instruction::Add:
7907   case Instruction::Mul:
7908   case Instruction::And:
7909   case Instruction::Or:
7910   case Instruction::Xor:
7911     return 3;              // Can fold through either operand.
7912   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7913   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7914   case Instruction::LShr:
7915   case Instruction::AShr:
7916     return 1;
7917   default:
7918     return 0;              // Cannot fold
7919   }
7920 }
7921
7922 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7923 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7924 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7925   switch (I->getOpcode()) {
7926   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7927   case Instruction::Add:
7928   case Instruction::Sub:
7929   case Instruction::Or:
7930   case Instruction::Xor:
7931   case Instruction::Shl:
7932   case Instruction::LShr:
7933   case Instruction::AShr:
7934     return Constant::getNullValue(I->getType());
7935   case Instruction::And:
7936     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7937   case Instruction::Mul:
7938     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7939   }
7940 }
7941
7942 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7943 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7944 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7945                                           Instruction *FI) {
7946   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7947     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7948     // merge.
7949     if (TI->isCast()) {
7950       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7951         return 0;
7952     } else {
7953       return 0;  // unknown unary op.
7954     }
7955
7956     // Fold this by inserting a select from the input values.
7957     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7958                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7959     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7960     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7961                             TI->getType());
7962   }
7963
7964   // Only handle binary operators here.
7965   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7966     return 0;
7967
7968   // Figure out if the operations have any operands in common.
7969   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7970   bool MatchIsOpZero;
7971   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7972     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7973     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7974     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7975     MatchIsOpZero = true;
7976   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7977     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7978     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7979     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7980     MatchIsOpZero = false;
7981   } else if (!TI->isCommutative()) {
7982     return 0;
7983   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7984     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7985     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7986     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7987     MatchIsOpZero = true;
7988   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7989     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7990     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7991     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7992     MatchIsOpZero = true;
7993   } else {
7994     return 0;
7995   }
7996
7997   // If we reach here, they do have operations in common.
7998   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
7999                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8000   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8001
8002   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8003     if (MatchIsOpZero)
8004       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8005     else
8006       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8007   }
8008   assert(0 && "Shouldn't get here");
8009   return 0;
8010 }
8011
8012 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8013   Value *CondVal = SI.getCondition();
8014   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8015   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8016
8017   // select true, X, Y  -> X
8018   // select false, X, Y -> Y
8019   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8020     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8021
8022   // select C, X, X -> X
8023   if (TrueVal == FalseVal)
8024     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8025
8026   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8027     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8028   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8029     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8030   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8031     if (isa<Constant>(TrueVal))
8032       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8033     else
8034       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8035   }
8036
8037   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8038     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8039       if (C->getZExtValue()) {
8040         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8041         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8042       } else {
8043         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8044         Value *NotCond =
8045           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8046                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8047         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8048       }
8049     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8050       if (C->getZExtValue() == false) {
8051         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8052         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8053       } else {
8054         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8055         Value *NotCond =
8056           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8057                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8058         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8059       }
8060     }
8061     
8062     // select a, b, a  -> a&b
8063     // select a, a, b  -> a|b
8064     if (CondVal == TrueVal)
8065       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8066     else if (CondVal == FalseVal)
8067       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8068   }
8069
8070   // Selecting between two integer constants?
8071   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8072     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8073       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8074       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8075         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8076       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8077         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8078         Value *NotCond =
8079           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8080                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8081         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8082       }
8083       
8084       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8085
8086       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8087
8088         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8089         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8090           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8091             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8092               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8093               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8094               Value *X = IC->getOperand(0);
8095               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8096               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8097               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8098                                                         ShAmt, "ones");
8099               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8100               
8101               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8102               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8103               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8104               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8105               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8106               if (SRASize < SISize)
8107                 opc = Instruction::SExt;
8108               else if (SRASize > SISize)
8109                 opc = Instruction::Trunc;
8110               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8111             }
8112           }
8113
8114
8115         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8116         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8117         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8118         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8119         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8120           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8121               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8122             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8123               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8124                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8125                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8126                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8127                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8128                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8129                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8130                 // true or false val is the zero.
8131                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8132                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8133                 Value *V = ICA;
8134                 if (ShouldNotVal)
8135                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8136                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8137                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8138               }
8139       }
8140     }
8141
8142   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8143   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8144     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8145       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8146       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8147         // This is not safe in general for floating point:  
8148         // consider X== -0, Y== +0.
8149         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8150         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8151         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8152               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8153             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8154              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8155         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8156       }
8157       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8158       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8159         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8160       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8161
8162     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8163       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8164       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8165         // This is not safe in general for floating point:  
8166         // consider X== -0, Y== +0.
8167         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8168         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8169         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8170               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8171             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8172              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8173           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8174       }
8175       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8176       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8177         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8178       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8179     }
8180   }
8181
8182   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8183   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
8184     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
8185       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8186       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8187         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8188       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8189       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8190         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8191       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8192
8193     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
8194       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8195       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8196         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8197       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8198       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8199         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8200       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8201     }
8202   }
8203
8204   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8205     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8206       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8207         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8208
8209         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8210         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8211           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8212             return IV;
8213
8214         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8215         // even legal for FP.
8216         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8217             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8218           AddOp = FI; SubOp = TI;
8219         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8220                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8221           AddOp = TI; SubOp = FI;
8222         }
8223
8224         if (AddOp) {
8225           Value *OtherAddOp = 0;
8226           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8227             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8228           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8229             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8230           }
8231
8232           if (OtherAddOp) {
8233             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8234             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8235             Value *NegVal;  // Compute -Z
8236             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8237               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8238             } else {
8239               NegVal = InsertNewInstBefore(
8240                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8241             }
8242
8243             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8244             Value *NewFalseOp = NegVal;
8245             if (AddOp != TI)
8246               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8247             Instruction *NewSel =
8248               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8249                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8250
8251             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8252             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8253           }
8254         }
8255       }
8256
8257   // See if we can fold the select into one of our operands.
8258   if (SI.getType()->isInteger()) {
8259     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8260     // transformation we are doing here.
8261     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8262       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8263           !isa<Constant>(FalseVal))
8264         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8265           unsigned OpToFold = 0;
8266           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8267             OpToFold = 1;
8268           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8269             OpToFold = 2;
8270           }
8271
8272           if (OpToFold) {
8273             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8274             Instruction *NewSel =
8275               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8276                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8277             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8278             NewSel->takeName(TVI);
8279             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8280               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8281             else {
8282               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8283             }
8284           }
8285         }
8286
8287     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8288       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8289           !isa<Constant>(TrueVal))
8290         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8291           unsigned OpToFold = 0;
8292           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8293             OpToFold = 1;
8294           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8295             OpToFold = 2;
8296           }
8297
8298           if (OpToFold) {
8299             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8300             Instruction *NewSel =
8301               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8302                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8303             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8304             NewSel->takeName(FVI);
8305             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8306               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8307             else
8308               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8309           }
8310         }
8311   }
8312
8313   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8314     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8315     SI.setOperand(1, FalseVal);
8316     SI.setOperand(2, TrueVal);
8317     return &SI;
8318   }
8319
8320   return 0;
8321 }
8322
8323 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8324 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8325 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8326 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8327 /// their preferred alignment from the beginning.
8328 ///
8329 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8330                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8331
8332   User *U = dyn_cast<User>(V);
8333   if (!U) return Align;
8334
8335   switch (getOpcode(U)) {
8336   default: break;
8337   case Instruction::BitCast:
8338     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8339   case Instruction::GetElementPtr: {
8340     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8341     bool AllZeroOperands = true;
8342     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8343       if (!isa<Constant>(*i) ||
8344           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
8345         AllZeroOperands = false;
8346         break;
8347       }
8348
8349     if (AllZeroOperands) {
8350       // Treat this like a bitcast.
8351       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8352     }
8353     break;
8354   }
8355   }
8356
8357   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8358     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8359     // of the global.
8360     if (!GV->isDeclaration()) {
8361       GV->setAlignment(PrefAlign);
8362       Align = PrefAlign;
8363     }
8364   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8365     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8366     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8367     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8368       AI->setAlignment(PrefAlign);
8369       Align = PrefAlign;
8370     }
8371   }
8372
8373   return Align;
8374 }
8375
8376 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8377 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8378 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8379 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8380 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8381                                                   unsigned PrefAlign) {
8382   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8383                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8384   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8385   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8386   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8387   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8388   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8389
8390   if (PrefAlign > Align)
8391     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
8392   
8393     // We don't need to make any adjustment.
8394   return Align;
8395 }
8396
8397 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8398   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
8399   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
8400   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8401   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8402
8403   if (CopyAlign < MinAlign) {
8404     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8405     return MI;
8406   }
8407   
8408   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8409   // load/store.
8410   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8411   if (MemOpLength == 0) return 0;
8412   
8413   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8414   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8415   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8416   // case.
8417   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8418   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
8419   
8420   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8421     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8422   
8423   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8424   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
8425   
8426   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8427   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8428   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8429   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8430   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8431   // integer datatype.
8432   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8433     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8434     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8435       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8436       // down through these levels if so.
8437       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
8438         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8439           if (STy->getNumElements() == 1)
8440             SrcETy = STy->getElementType(0);
8441           else
8442             break;
8443         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8444           if (ATy->getNumElements() == 1)
8445             SrcETy = ATy->getElementType();
8446           else
8447             break;
8448         } else
8449           break;
8450       }
8451       
8452       if (SrcETy->isSingleValueType())
8453         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8454     }
8455   }
8456   
8457   
8458   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8459   // infer, use it.
8460   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8461   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8462   
8463   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
8464   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
8465   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8466   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8467   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8468
8469   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8470   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8471   return MI;
8472 }
8473
8474 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
8475   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
8476   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
8477     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
8478     return MI;
8479   }
8480   
8481   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
8482   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
8483   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
8484   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
8485     return 0;
8486   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
8487   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8488   
8489   // If the length is zero, this is a no-op
8490   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
8491   
8492   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
8493   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
8494     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
8495     
8496     Value *Dest = MI->getDest();
8497     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
8498
8499     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
8500     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
8501     
8502     // Extract the fill value and store.
8503     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
8504     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
8505                                       Alignment), *MI);
8506     
8507     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8508     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
8509     return MI;
8510   }
8511
8512   return 0;
8513 }
8514
8515
8516 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
8517 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8518 /// the heavy lifting.
8519 ///
8520 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8521   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8522   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8523   
8524   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8525   // visitCallSite.
8526   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8527     bool Changed = false;
8528
8529     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8530     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8531       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8532
8533       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8534         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8535           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8536           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8537           // alignment is sufficient.
8538         }
8539     }
8540
8541     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8542     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8543     // into a call to memcpy.
8544     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8545       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8546         if (GVSrc->isConstant()) {
8547           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8548           Intrinsic::ID MemCpyID;
8549           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
8550             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
8551           else
8552             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
8553           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
8554           Changed = true;
8555         }
8556
8557       // memmove(x,x,size) -> noop.
8558       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
8559         return EraseInstFromFunction(CI);
8560     }
8561
8562     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
8563     // set, update the alignment.
8564     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
8565       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
8566         return I;
8567     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
8568       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
8569         return I;
8570     }
8571           
8572     if (Changed) return II;
8573   }
8574   
8575   switch (II->getIntrinsicID()) {
8576   default: break;
8577   case Intrinsic::bswap:
8578     // bswap(bswap(x)) -> x
8579     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
8580       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
8581         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
8582     break;
8583   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
8584   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
8585   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
8586   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
8587   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
8588     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
8589     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
8590     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8591       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
8592                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
8593                                        CI);
8594       return new LoadInst(Ptr);
8595     }
8596     break;
8597   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
8598   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
8599     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
8600     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
8601       const Type *OpPtrTy = 
8602         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
8603       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
8604       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
8605     }
8606     break;
8607   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
8608   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
8609   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
8610   case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
8611     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
8612     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8613       const Type *OpPtrTy = 
8614         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
8615       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
8616       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
8617     }
8618     break;
8619     
8620   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
8621     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
8622     // we can simplify the input based on that, do so now.
8623     uint64_t UndefElts;
8624     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
8625                                               UndefElts)) {
8626       II->setOperand(1, V);
8627       return II;
8628     }
8629     break;
8630   }
8631     
8632   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8633     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8634     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8635       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8636       
8637       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8638       bool AllEltsOk = true;
8639       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8640         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8641             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8642           AllEltsOk = false;
8643           break;
8644         }
8645       }
8646       
8647       if (AllEltsOk) {
8648         // Cast the input vectors to byte vectors.
8649         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8650         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8651         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8652         
8653         // Only extract each element once.
8654         Value *ExtractedElts[32];
8655         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8656         
8657         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8658           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8659             continue;
8660           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8661           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8662           
8663           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8664             Instruction *Elt = 
8665               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8666             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8667             ExtractedElts[Idx] = Elt;
8668           }
8669         
8670           // Insert this value into the result vector.
8671           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
8672                                              i, "tmp");
8673           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8674         }
8675         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8676       }
8677     }
8678     break;
8679
8680   case Intrinsic::stackrestore: {
8681     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8682     // happen when variable allocas are DCE'd.
8683     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8684       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8685         BasicBlock::iterator BI = SS;
8686         if (&*++BI == II)
8687           return EraseInstFromFunction(CI);
8688       }
8689     }
8690     
8691     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
8692     // same block without an intervening call/alloca.
8693     BasicBlock::iterator BI = II;
8694     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8695     bool CannotRemove = false;
8696     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8697       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
8698         CannotRemove = true;
8699         break;
8700       }
8701       if (isa<CallInst>(BI)) {
8702         if (!isa<IntrinsicInst>(BI)) {
8703           CannotRemove = true;
8704           break;
8705         }
8706         // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
8707         return EraseInstFromFunction(CI);
8708       }
8709     }
8710     
8711     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8712     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8713     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
8714       return EraseInstFromFunction(CI);
8715     break;
8716   }
8717   }
8718
8719   return visitCallSite(II);
8720 }
8721
8722 // InvokeInst simplification
8723 //
8724 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8725   return visitCallSite(&II);
8726 }
8727
8728 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
8729 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
8730 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
8731                                          const CastInst * const CI,
8732                                          const TargetData * const TD,
8733                                          const int ix) {
8734   if (!CI->isLosslessCast())
8735     return false;
8736
8737   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
8738   // can't change to a type with a different size.  If the size were
8739   // passed explicitly we could avoid this check.
8740   if (!CS.paramHasAttr(ix, ParamAttr::ByVal))
8741     return true;
8742
8743   const Type* SrcTy = 
8744             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
8745   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8746   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
8747     return false;
8748   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
8749     return false;
8750   return true;
8751 }
8752
8753 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8754 //
8755 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8756   bool Changed = false;
8757
8758   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8759   // to the arguments of the call/invoke.
8760   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8761
8762   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8763
8764   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8765     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8766       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8767       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8768       // be unreachable, as the call is undefined.
8769       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8770                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8771                                     OldCall);
8772       if (!OldCall->use_empty())
8773         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8774       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8775         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8776       return 0;
8777     }
8778
8779   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8780     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8781     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8782     // that we can't modify the CFG here.
8783     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8784                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8785                   CS.getInstruction());
8786
8787     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8788       CS.getInstruction()->
8789         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8790
8791     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8792       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8793       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8794                          ConstantInt::getTrue(), II);
8795     }
8796     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8797   }
8798
8799   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8800     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8801       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8802         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8803
8804   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8805   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8806   if (FTy->isVarArg()) {
8807     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
8808     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8809     // the call.
8810     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8811            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
8812       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
8813       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
8814         *I = CI->getOperand(0);
8815         Changed = true;
8816       }
8817     }
8818   }
8819
8820   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8821     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8822     CS.setDoesNotThrow();
8823     Changed = true;
8824   }
8825
8826   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8827 }
8828
8829 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8830 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8831 //
8832 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8833   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8834   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8835   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8836       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8837     return false;
8838   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8839   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8840   const PAListPtr &CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8841
8842   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8843   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8844   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8845   //
8846   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8847   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8848   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
8849
8850   if (isa<StructType>(NewRetTy))
8851     return false; // TODO: Handle multiple return values.
8852
8853   // Check to see if we are changing the return type...
8854   if (OldRetTy != NewRetTy) {
8855     if (Callee->isDeclaration() &&
8856         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
8857         // a pointer to an integer of the same size.
8858         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
8859           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
8860       return false;   // Cannot transform this return value.
8861
8862     if (!Caller->use_empty() &&
8863         // void -> non-void is handled specially
8864         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
8865       return false;   // Cannot transform this return value.
8866
8867     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
8868       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
8869       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(NewRetTy))
8870         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8871     }
8872
8873     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8874     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8875     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8876     // the critical edge).  Bail out in this case.
8877     if (!Caller->use_empty())
8878       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8879         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8880              UI != E; ++UI)
8881           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8882             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8883                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8884               return false;
8885   }
8886
8887   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8888   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8889
8890   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8891   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8892     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8893     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8894
8895     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8896       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8897
8898     if (CallerPAL.getParamAttrs(i + 1) & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8899       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8900
8901     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
8902     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
8903     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8904       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
8905        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
8906     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8907   }
8908
8909   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8910       Callee->isDeclaration())
8911     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
8912
8913   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
8914       !CallerPAL.isEmpty())
8915     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
8916     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
8917     // that are compatible with being a vararg call argument.
8918     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
8919       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
8920         break;
8921       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
8922       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
8923         return false;
8924     }
8925
8926   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8927   // inserting cast instructions as necessary...
8928   std::vector<Value*> Args;
8929   Args.reserve(NumActualArgs);
8930   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> attrVec;
8931   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
8932
8933   // Get any return attributes.
8934   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
8935
8936   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
8937   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
8938   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(NewRetTy);
8939
8940   // Add the new return attributes.
8941   if (RAttrs)
8942     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
8943
8944   AI = CS.arg_begin();
8945   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8946     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8947     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8948       Args.push_back(*AI);
8949     } else {
8950       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8951           false, ParamTy, false);
8952       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8953       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8954     }
8955
8956     // Add any parameter attributes.
8957     if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
8958       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8959   }
8960
8961   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8962   // now...
8963   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8964     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8965
8966   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8967   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
8968     if (!FT->isVarArg()) {
8969       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8970            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8971     } else {
8972       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8973       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8974         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8975         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8976           // Must promote to pass through va_arg area!
8977           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8978                                                                 PTy, false);
8979           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8980           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8981           Args.push_back(Cast);
8982         } else {
8983           Args.push_back(*AI);
8984         }
8985
8986         // Add any parameter attributes.
8987         if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
8988           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8989       }
8990     }
8991   }
8992
8993   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
8994     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8995
8996   const PAListPtr &NewCallerPAL = PAListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
8997
8998   Instruction *NC;
8999   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9000     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9001                             Args.begin(), Args.end(),
9002                             Caller->getName(), Caller);
9003     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9004     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9005   } else {
9006     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9007                           Caller->getName(), Caller);
9008     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9009     if (CI->isTailCall())
9010       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9011     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9012     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9013   }
9014
9015   // Insert a cast of the return type as necessary.
9016   Value *NV = NC;
9017   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9018     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9019       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9020                                                             OldRetTy, false);
9021       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9022
9023       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9024       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9025       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9026         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9027         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9028       } else {
9029         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9030         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9031       }
9032       AddUsersToWorkList(*Caller);
9033     } else {
9034       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9035     }
9036   }
9037
9038   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9039     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9040   Caller->eraseFromParent();
9041   RemoveFromWorkList(Caller);
9042   return true;
9043 }
9044
9045 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9046 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9047 //
9048 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9049   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9050   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9051   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9052   const PAListPtr &Attrs = CS.getParamAttrs();
9053
9054   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9055   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9056   if (Attrs.hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
9057     return 0;
9058
9059   IntrinsicInst *Tramp =
9060     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9061
9062   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9063   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9064   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9065
9066   const PAListPtr &NestAttrs = NestF->getParamAttrs();
9067   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9068     unsigned NestIdx = 1;
9069     const Type *NestTy = 0;
9070     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
9071
9072     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9073     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9074          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9075       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
9076         // Record the parameter type and any other attributes.
9077         NestTy = *I;
9078         NestAttr = NestAttrs.getParamAttrs(NestIdx);
9079         break;
9080       }
9081
9082     if (NestTy) {
9083       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9084       std::vector<Value*> NewArgs;
9085       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9086
9087       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> NewAttrs;
9088       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9089
9090       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9091       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9092
9093       // Add any function result attributes.
9094       if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(0))
9095         NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
9096
9097       {
9098         unsigned Idx = 1;
9099         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9100         do {
9101           if (Idx == NestIdx) {
9102             // Add the chain argument and attributes.
9103             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9104             if (NestVal->getType() != NestTy)
9105               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9106             NewArgs.push_back(NestVal);
9107             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9108           }
9109
9110           if (I == E)
9111             break;
9112
9113           // Add the original argument and attributes.
9114           NewArgs.push_back(*I);
9115           if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(Idx))
9116             NewAttrs.push_back
9117               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9118
9119           ++Idx, ++I;
9120         } while (1);
9121       }
9122
9123       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9124       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9125       // with the chain parameter inserted.
9126
9127       std::vector<const Type*> NewTypes;
9128       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9129
9130       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9131       // mean appending it.
9132       {
9133         unsigned Idx = 1;
9134         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9135           E = FTy->param_end();
9136
9137         do {
9138           if (Idx == NestIdx)
9139             // Add the chain's type.
9140             NewTypes.push_back(NestTy);
9141
9142           if (I == E)
9143             break;
9144
9145           // Add the original type.
9146           NewTypes.push_back(*I);
9147
9148           ++Idx, ++I;
9149         } while (1);
9150       }
9151
9152       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9153       // code sort out any function type mismatches.
9154       FunctionType *NewFTy =
9155         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9156       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9157         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9158       const PAListPtr &NewPAL = PAListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9159
9160       Instruction *NewCaller;
9161       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9162         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9163                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9164                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9165                                        Caller->getName(), Caller);
9166         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9167         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9168       } else {
9169         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9170                                      Caller->getName(), Caller);
9171         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9172           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9173         cast<CallInst>(NewCaller)->
9174           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9175         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9176       }
9177       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9178         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9179       Caller->eraseFromParent();
9180       RemoveFromWorkList(Caller);
9181       return 0;
9182     }
9183   }
9184
9185   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9186   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9187   // code sort out any function type mismatches.
9188   Constant *NewCallee =
9189     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9190   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9191   return CS.getInstruction();
9192 }
9193
9194 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9195 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9196 /// and a single binop.
9197 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9198   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9199   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9200          isa<CmpInst>(FirstInst));
9201   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9202   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9203   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9204     
9205   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9206   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9207   
9208   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9209   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9210   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9211     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9212     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9213         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9214         // types or GEP's with different index types.
9215         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9216         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9217       return 0;
9218
9219     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9220     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9221       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9222           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9223         return 0;
9224     
9225     // Keep track of which operand needs a phi node.
9226     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9227     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9228   }
9229   
9230   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9231
9232   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9233   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9234   // hide them behind a phi.
9235   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9236     return 0;
9237   
9238   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9239   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9240   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9241   if (LHSVal == 0) {
9242     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9243                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9244     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9245     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9246     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9247     LHSVal = NewLHS;
9248   }
9249   
9250   if (RHSVal == 0) {
9251     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9252                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9253     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9254     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9255     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9256     RHSVal = NewRHS;
9257   }
9258   
9259   // Add all operands to the new PHIs.
9260   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9261     if (NewLHS) {
9262       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9263       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9264     }
9265     if (NewRHS) {
9266       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9267       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9268     }
9269   }
9270     
9271   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9272     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9273   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9274     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9275                            RHSVal);
9276   else {
9277     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9278     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9279   }
9280 }
9281
9282 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9283 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9284 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9285 /// block it is in.
9286 ///
9287 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9288 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9289 /// to a register.
9290 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9291   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9292   
9293   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9294     if (BBI->mayWriteToMemory())
9295       return false;
9296   
9297   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9298   // profitable to do this xform.
9299   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9300     bool isAddressTaken = false;
9301     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9302          UI != E; ++UI) {
9303       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9304       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9305         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9306         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9307       }
9308       isAddressTaken = true;
9309       break;
9310     }
9311     
9312     if (!isAddressTaken)
9313       return false;
9314   }
9315   
9316   return true;
9317 }
9318
9319
9320 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9321 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9322 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9323 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9324   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9325
9326   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9327   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9328   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9329   // code size and simplifying code.
9330   Constant *ConstantOp = 0;
9331   const Type *CastSrcTy = 0;
9332   bool isVolatile = false;
9333   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9334     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9335   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9336     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9337     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9338     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9339     if (ConstantOp == 0)
9340       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9341   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9342     isVolatile = LI->isVolatile();
9343     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9344     // load and the PHI.
9345     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9346         !isSafeToSinkLoad(LI))
9347       return 0;
9348   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9349     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9350       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9351     // Can't handle general GEPs yet.
9352     return 0;
9353   } else {
9354     return 0;  // Cannot fold this operation.
9355   }
9356
9357   // Check to see if all arguments are the same operation.
9358   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9359     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
9360     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9361     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
9362       return 0;
9363     if (CastSrcTy) {
9364       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
9365         return 0;  // Cast operation must match.
9366     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9367       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
9368       // the load and the PHI.
9369       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
9370           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
9371           !isSafeToSinkLoad(LI))
9372         return 0;
9373       
9374       // If the PHI is volatile and its block has multiple successors, sinking
9375       // it would remove a load of the volatile value from the path through the
9376       // other successor.
9377       if (isVolatile &&
9378           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9379         return 0;
9380
9381       
9382     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
9383       return 0;
9384     }
9385   }
9386
9387   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
9388   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
9389   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
9390                                    PN.getName()+".in");
9391   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9392
9393   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
9394   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
9395
9396   // Add all operands to the new PHI.
9397   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9398     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9399     if (NewInVal != InVal)
9400       InVal = 0;
9401     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
9402   }
9403
9404   Value *PhiVal;
9405   if (InVal) {
9406     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
9407     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
9408     PhiVal = InVal;
9409     delete NewPN;
9410   } else {
9411     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
9412     PhiVal = NewPN;
9413   }
9414
9415   // Insert and return the new operation.
9416   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
9417     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
9418   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9419     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
9420   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9421     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
9422                            PhiVal, ConstantOp);
9423   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
9424   
9425   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
9426   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
9427   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
9428   if (isVolatile)
9429     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
9430       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
9431   
9432   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
9433 }
9434
9435 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
9436 /// that is dead.
9437 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
9438                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
9439   if (PN->use_empty()) return true;
9440   if (!PN->hasOneUse()) return false;
9441
9442   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
9443   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
9444     return true;
9445   
9446   // Don't scan crazily complex things.
9447   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
9448     return false;
9449
9450   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
9451     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
9452
9453   return false;
9454 }
9455
9456 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
9457 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
9458 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9459 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
9460                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
9461   // See if we already saw this PHI node.
9462   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
9463     return true;
9464   
9465   // Don't scan crazily complex things.
9466   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
9467     return false;
9468  
9469   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
9470   // the value.
9471   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9472     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
9473     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
9474       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9475         return false;
9476     } else if (Op != NonPhiInVal)
9477       return false;
9478   }
9479   
9480   return true;
9481 }
9482
9483
9484 // PHINode simplification
9485 //
9486 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
9487   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
9488   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
9489   
9490   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
9491     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
9492
9493   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
9494   // reducing code size.
9495   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
9496       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
9497     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
9498       return Result;
9499
9500   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
9501   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
9502   // PHI)... break the cycle.
9503   if (PN.hasOneUse()) {
9504     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
9505     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
9506       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
9507       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
9508       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
9509         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9510     }
9511    
9512     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
9513     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
9514     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
9515     // common case here is good because the only other things that catch this
9516     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
9517     // late.
9518     if (PHIUser->hasOneUse() &&
9519         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
9520         PHIUser->use_back() == &PN) {
9521       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9522     }
9523   }
9524
9525   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
9526   // same value, for example:
9527   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9528   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
9529   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
9530   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
9531   {
9532     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
9533     // Scan for the first non-phi operand.
9534     while (InValNo != NumOperandVals && 
9535            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
9536       ++InValNo;
9537
9538     if (InValNo != NumOperandVals) {
9539       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
9540       
9541       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
9542       // there is no need to recursively scan other phis.
9543       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
9544         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
9545         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
9546           break;
9547       }
9548       
9549       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
9550       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
9551       // the value.
9552       if (InValNo == NumOperandVals) {
9553         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
9554         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9555           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
9556       }
9557     }
9558   }
9559   return 0;
9560 }
9561
9562 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
9563                                    Instruction *InsertPoint,
9564                                    InstCombiner *IC) {
9565   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
9566   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9567   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
9568   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
9569   // used for address computation.
9570   Instruction::CastOps opcode = 
9571      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
9572       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
9573   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
9574 }
9575
9576
9577 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
9578   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
9579   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
9580   // If so, eliminate the noop.
9581   if (GEP.getNumOperands() == 1)
9582     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9583
9584   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
9585     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
9586
9587   bool HasZeroPointerIndex = false;
9588   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
9589     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
9590
9591   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
9592     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9593
9594   // Eliminate unneeded casts for indices.
9595   bool MadeChange = false;
9596   
9597   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
9598   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
9599        i != e; ++i, ++GTI) {
9600     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
9601       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
9602         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
9603             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
9604           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
9605           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
9606           // is a 32-bit pointer target.
9607           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
9608             MadeChange = true;
9609             *i = CI->getOperand(0);
9610           }
9611         }
9612       }
9613       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
9614       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
9615       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
9616       // obvious.
9617       Value *Op = *i;
9618       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
9619         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9620           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
9621           MadeChange = true;
9622         } else {
9623           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
9624                                 GEP);
9625           *i = Op;
9626           MadeChange = true;
9627         }
9628       }
9629     }
9630   }
9631   if (MadeChange) return &GEP;
9632
9633   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
9634   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
9635   // real input to the dest type.
9636   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
9637     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
9638       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
9639       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
9640       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
9641         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
9642         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
9643           if (I != BCI) {
9644             I->takeName(BCI);
9645             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
9646             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
9647           }
9648           return &GEP;
9649         }
9650       }
9651       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
9652     }
9653   }
9654   
9655   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
9656   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
9657   // getelementptr instructions into a single instruction.
9658   //
9659   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
9660   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
9661     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
9662
9663   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
9664     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
9665     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
9666     // avoids us creating a TON of code in some cases.
9667     //
9668     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
9669         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9670       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9671
9672     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9673
9674     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9675     bool EndsWithSequential = false;
9676     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9677            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9678       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9679
9680     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9681     if (EndsWithSequential) {
9682       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9683       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9684       //
9685       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9686       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9687         Sum = GO1;
9688       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9689         Sum = SO1;
9690       } else {
9691         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9692         // target's pointer size.
9693         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9694           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9695             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9696           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9697             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9698           } else {
9699             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9700             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9701               // Convert GO1 to SO1's type.
9702               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9703
9704             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9705               // Convert SO1 to GO1's type.
9706               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9707             } else {
9708               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9709               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9710               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9711             }
9712           }
9713         }
9714         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9715           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9716         else {
9717           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9718           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9719         }
9720       }
9721
9722       // Recycle the GEP we already have if possible.
9723       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9724         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9725         GEP.setOperand(1, Sum);
9726         return &GEP;
9727       } else {
9728         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9729                        SrcGEPOperands.end()-1);
9730         Indices.push_back(Sum);
9731         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9732       }
9733     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9734                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9735                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9736       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9737       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9738                      SrcGEPOperands.end());
9739       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9740     }
9741
9742     if (!Indices.empty())
9743       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9744                                        Indices.end(), GEP.getName());
9745
9746   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9747     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9748     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9749
9750     // Scan for nonconstants...
9751     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9752     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9753     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9754       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9755
9756     if (I == E) {  // If they are all constants...
9757       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9758                                                     &Indices[0],Indices.size());
9759
9760       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9761       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9762     }
9763   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9764     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9765       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9766     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9767       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9768       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9769       //
9770       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9771       //
9772       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9773       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9774       if (const ArrayType *XATy =
9775           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9776         if (const ArrayType *CATy =
9777             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9778           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9779             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9780             // to an array of the same type as the destination pointer
9781             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9782             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9783             GEP.setOperand(0, X);
9784             return &GEP;
9785           }
9786     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9787       // Transform things like:
9788       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9789       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9790       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9791       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9792       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9793           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9794           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9795         Value *Idx[2];
9796         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9797         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9798         Value *V = InsertNewInstBefore(
9799                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9800         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9801         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9802       }
9803       
9804       // Transform things like:
9805       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9806       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9807       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9808       
9809       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9810         uint64_t ArrayEltSize =
9811             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9812         
9813         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9814         // allow either a mul, shift, or constant here.
9815         Value *NewIdx = 0;
9816         ConstantInt *Scale = 0;
9817         if (ArrayEltSize == 1) {
9818           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9819           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9820         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9821           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9822           Scale = CI;
9823         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9824           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9825               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9826             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9827             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9828             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9829             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9830           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9831                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9832             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9833             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9834           }
9835         }
9836         
9837         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9838         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9839         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9840         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9841         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9842             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9843           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9844                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9845           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9846             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9847                                                        false /*ZExt*/);
9848             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
9849             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9850           }
9851
9852           // Insert the new GEP instruction.
9853           Value *Idx[2];
9854           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9855           Idx[1] = NewIdx;
9856           Instruction *NewGEP =
9857             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9858           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9859           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9860           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9861         }
9862       }
9863     }
9864   }
9865
9866   return 0;
9867 }
9868
9869 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9870   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9871   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
9872     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9873       const Type *NewTy = 
9874         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9875       AllocationInst *New = 0;
9876
9877       // Create and insert the replacement instruction...
9878       if (isa<MallocInst>(AI))
9879         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9880       else {
9881         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9882         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9883       }
9884
9885       InsertNewInstBefore(New, AI);
9886
9887       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9888       // allocas if possible...
9889       //
9890       BasicBlock::iterator It = New;
9891       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9892
9893       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9894       // insert our getelementptr instruction...
9895       //
9896       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9897       Value *Idx[2];
9898       Idx[0] = NullIdx;
9899       Idx[1] = NullIdx;
9900       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
9901                                            New->getName()+".sub", It);
9902
9903       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9904       // allocation.
9905       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9906     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9907       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9908     }
9909   }
9910
9911   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9912   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9913   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9914   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9915       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9916     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9917
9918   return 0;
9919 }
9920
9921 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9922   Value *Op = FI.getOperand(0);
9923
9924   // free undef -> unreachable.
9925   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9926     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9927     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9928                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9929     return EraseInstFromFunction(FI);
9930   }
9931   
9932   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9933   // when lots of inlining happens.
9934   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9935     return EraseInstFromFunction(FI);
9936   
9937   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9938   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9939     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9940     return &FI;
9941   }
9942   
9943   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9944   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9945     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9946       AddToWorkList(GEPI);
9947       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9948       return &FI;
9949     }
9950   }
9951   
9952   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9953   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9954     if (MI->hasOneUse()) {
9955       EraseInstFromFunction(FI);
9956       return EraseInstFromFunction(*MI);
9957     }
9958
9959   return 0;
9960 }
9961
9962
9963 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9964 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9965                                         const TargetData *TD) {
9966   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9967   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9968
9969   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9970     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9971     // directly if string length is small enough.
9972     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9973     if (!Str.empty()) {
9974       unsigned len = Str.length();
9975       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9976       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9977       // Replace LI with immediate integer store.
9978       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9979         APInt StrVal(numBits, 0);
9980         APInt SingleChar(numBits, 0);
9981         if (TD->isLittleEndian()) {
9982           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9983             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9984             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9985           }
9986         } else {
9987           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9988             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9989             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9990           }
9991           // Append NULL at the end.
9992           SingleChar = 0;
9993           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9994         }
9995         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9996         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9997       }
9998     }
9999   }
10000
10001   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10002   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10003     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10004
10005     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10006          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10007       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10008       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10009       // constants.
10010       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10011         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10012           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10013             Value *Idxs[2];
10014             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10015             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10016             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10017             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10018           }
10019
10020       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10021             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10022           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10023           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10024           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10025           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10026                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10027
10028         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10029         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10030         // the result of the loaded value.
10031         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10032                                                              CI->getName(),
10033                                                          LI.isVolatile()),LI);
10034         // Now cast the result of the load.
10035         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10036       }
10037     }
10038   }
10039   return 0;
10040 }
10041
10042 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10043 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10044 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10045 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10046 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10047   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10048   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10049
10050   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10051   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10052     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10053     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10054
10055   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10056   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10057   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10058   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10059   // the load entirely).
10060   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10061
10062   while (BBI != E) {
10063     --BBI;
10064
10065     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10066       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10067     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10068       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10069
10070   }
10071   return false;
10072 }
10073
10074 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
10075 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
10076 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
10077 /// input, because we ignore GEP indices.
10078 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
10079   while (1) {
10080     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
10081       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
10082           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
10083         Ptr = CE->getOperand(0);
10084       else
10085         return Ptr;
10086     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
10087       Ptr = BCI->getOperand(0);
10088     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
10089       Ptr = GEP->getOperand(0);
10090     } else {
10091       return Ptr;
10092     }
10093   }
10094 }
10095
10096 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10097   Value *Op = LI.getOperand(0);
10098
10099   // Attempt to improve the alignment.
10100   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10101   if (KnownAlign >
10102       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10103                                 LI.getAlignment()))
10104     LI.setAlignment(KnownAlign);
10105
10106   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10107   if (isa<CastInst>(Op))
10108     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10109       return Res;
10110
10111   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10112   if (LI.isVolatile()) return 0;
10113   
10114   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
10115     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
10116     // If the instruction immediately before this is a store to the same
10117     // address, do a simple form of store->load forwarding.
10118     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10119       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
10120         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10121     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
10122       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
10123         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10124   }
10125
10126   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10127     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10128     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10129     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10130         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10131       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10132       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10133       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10134       // CFG.
10135       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10136                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10137       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10138     }
10139   } 
10140
10141   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10142     // load null/undef -> undef
10143     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10144     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10145         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10146       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10147       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10148       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10149       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10150                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10151       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10152     }
10153
10154     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10155     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10156       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10157         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10158
10159     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10160     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10161       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10162         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10163           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10164             if (Constant *V = 
10165                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10166               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10167         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10168           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10169           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10170           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10171           // CFG.
10172           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10173                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10174           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10175         }
10176
10177       } else if (CE->isCast()) {
10178         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10179           return Res;
10180       }
10181     }
10182   }
10183     
10184   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10185   // is all undef or zero, we know what it loads.
10186   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
10187     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10188       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10189         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10190       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10191         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10192     }
10193   }
10194
10195   if (Op->hasOneUse()) {
10196     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10197     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10198     // exposes redundancy in the code.
10199     //
10200     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10201     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10202     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10203     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10204     // unconditionally.
10205     //
10206     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10207       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10208       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10209           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10210         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10211                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10212         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10213                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10214         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10215       }
10216
10217       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10218       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10219         if (C->isNullValue()) {
10220           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10221           return &LI;
10222         }
10223
10224       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10225       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10226         if (C->isNullValue()) {
10227           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10228           return &LI;
10229         }
10230     }
10231   }
10232   return 0;
10233 }
10234
10235 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10236 /// when possible.
10237 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10238   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10239   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10240
10241   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10242   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10243     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10244
10245     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10246       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10247       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10248       // constants.
10249       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10250         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10251           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10252             Value* Idxs[2];
10253             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10254             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10255             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10256             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10257           }
10258
10259       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10260           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10261                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10262
10263         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10264         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10265         // the store, cast the value to be stored.
10266         Value *NewCast;
10267         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10268         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10269         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10270         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10271         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10272           if (CastSrcTy->isInteger())
10273             opcode = Instruction::IntToPtr;
10274         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10275           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10276             opcode = Instruction::PtrToInt;
10277         }
10278         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10279           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10280         else
10281           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10282             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10283             SI);
10284         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10285       }
10286     }
10287   }
10288   return 0;
10289 }
10290
10291 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10292   Value *Val = SI.getOperand(0);
10293   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10294
10295   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10296     EraseInstFromFunction(SI);
10297     ++NumCombined;
10298     return 0;
10299   }
10300   
10301   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10302   // alloca dead.
10303   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10304     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10305       EraseInstFromFunction(SI);
10306       ++NumCombined;
10307       return 0;
10308     }
10309     
10310     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10311       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10312           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10313         EraseInstFromFunction(SI);
10314         ++NumCombined;
10315         return 0;
10316       }
10317   }
10318
10319   // Attempt to improve the alignment.
10320   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10321   if (KnownAlign >
10322       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10323                                 SI.getAlignment()))
10324     SI.setAlignment(KnownAlign);
10325
10326   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10327   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
10328   // situation often occurs with bitfield accesses.
10329   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
10330   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10331        --ScanInsts) {
10332     --BBI;
10333     
10334     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10335       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
10336       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
10337         ++NumDeadStore;
10338         ++BBI;
10339         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
10340         continue;
10341       }
10342       break;
10343     }
10344     
10345     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
10346     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
10347     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
10348     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10349       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
10350         EraseInstFromFunction(SI);
10351         ++NumCombined;
10352         return 0;
10353       }
10354       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
10355       // may not be dead.
10356       break;
10357     }
10358     
10359     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
10360     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
10361       break;
10362   }
10363   
10364   
10365   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
10366
10367   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
10368   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
10369     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
10370       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
10371       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
10372         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
10373       ++NumCombined;
10374     }
10375     return 0;  // Do not modify these!
10376   }
10377
10378   // store undef, Ptr -> noop
10379   if (isa<UndefValue>(Val)) {
10380     EraseInstFromFunction(SI);
10381     ++NumCombined;
10382     return 0;
10383   }
10384
10385   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
10386   // source instead.
10387   if (isa<CastInst>(Ptr))
10388     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10389       return Res;
10390   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
10391     if (CE->isCast())
10392       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10393         return Res;
10394
10395   
10396   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
10397   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
10398   BBI = &SI; ++BBI;
10399   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
10400     if (BI->isUnconditional())
10401       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
10402         return 0;  // xform done!
10403   
10404   return 0;
10405 }
10406
10407 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
10408 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
10409 /// into a phi node with a store in the successor.
10410 ///
10411 /// Simplify things like:
10412 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
10413 /// into a phi node with a store in the successor.
10414 ///
10415 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
10416   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
10417   
10418   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
10419   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
10420   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
10421   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
10422   
10423   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
10424   // the other predecessor.
10425   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
10426   BasicBlock *OtherBB = 0;
10427   if (*PI != StoreBB)
10428     OtherBB = *PI;
10429   ++PI;
10430   if (PI == pred_end(DestBB))
10431     return false;
10432   
10433   if (*PI != StoreBB) {
10434     if (OtherBB)
10435       return false;
10436     OtherBB = *PI;
10437   }
10438   if (++PI != pred_end(DestBB))
10439     return false;
10440
10441   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
10442   // for example, if SI is in an infinite loop)
10443   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
10444     return false;
10445
10446   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
10447   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
10448   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
10449   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
10450     return false;
10451   
10452   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
10453   // else' case.  there is an instruction before the branch.
10454   StoreInst *OtherStore = 0;
10455   if (OtherBr->isUnconditional()) {
10456     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
10457     --BBI;
10458     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
10459     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10460       return false;
10461   } else {
10462     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
10463     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
10464     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
10465         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
10466       return false;
10467     
10468     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
10469     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
10470     // lives in OtherBB.
10471     for (;; --BBI) {
10472       // Check to see if we find the matching store.
10473       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
10474         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10475           return false;
10476         break;
10477       }
10478       // If we find something that may be using or overwriting the stored
10479       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
10480       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
10481           BBI == OtherBB->begin())
10482         return false;
10483     }
10484     
10485     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
10486     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
10487     // StoreBB.
10488     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
10489       // FIXME: This should really be AA driven.
10490       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
10491         return false;
10492     }
10493   }
10494   
10495   // Insert a PHI node now if we need it.
10496   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
10497   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
10498     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
10499     PN->reserveOperandSpace(2);
10500     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
10501     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
10502     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
10503   }
10504   
10505   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
10506   // insert it.
10507   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
10508   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
10509                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
10510   
10511   // Nuke the old stores.
10512   EraseInstFromFunction(SI);
10513   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
10514   ++NumCombined;
10515   return true;
10516 }
10517
10518
10519 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
10520   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
10521   Value *X = 0;
10522   BasicBlock *TrueDest;
10523   BasicBlock *FalseDest;
10524   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
10525       !isa<Constant>(X)) {
10526     // Swap Destinations and condition...
10527     BI.setCondition(X);
10528     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10529     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10530     return &BI;
10531   }
10532
10533   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
10534   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
10535   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
10536                              TrueDest, FalseDest)))
10537     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
10538          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10539       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
10540       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
10541       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10542       NewSCC->takeName(I);
10543       // Swap Destinations and condition...
10544       BI.setCondition(NewSCC);
10545       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10546       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10547       RemoveFromWorkList(I);
10548       I->eraseFromParent();
10549       AddToWorkList(NewSCC);
10550       return &BI;
10551     }
10552
10553   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
10554   ICmpInst::Predicate IPred;
10555   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
10556                       TrueDest, FalseDest)))
10557     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
10558          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
10559          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10560       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
10561       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
10562       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10563       NewSCC->takeName(I);
10564       // Swap Destinations and condition...
10565       BI.setCondition(NewSCC);
10566       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10567       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10568       RemoveFromWorkList(I);
10569       I->eraseFromParent();;
10570       AddToWorkList(NewSCC);
10571       return &BI;
10572     }
10573
10574   return 0;
10575 }
10576
10577 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
10578   Value *Cond = SI.getCondition();
10579   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
10580     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
10581       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
10582         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
10583         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
10584           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
10585                                                 AddRHS));
10586         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
10587         AddToWorkList(I);
10588         return &SI;
10589       }
10590   }
10591   return 0;
10592 }
10593
10594 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
10595   // See if we are trying to extract a known value. If so, use that instead.
10596   if (Value *Elt = FindInsertedValue(EV.getOperand(0), EV.idx_begin(),
10597                                      EV.idx_end(), &EV))
10598     return ReplaceInstUsesWith(EV, Elt);
10599
10600   // No changes
10601   return 0;
10602 }
10603
10604 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
10605 /// is to leave as a vector operation.
10606 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
10607   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
10608     return true;
10609   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
10610     if (isConstant) return true;
10611     // If all elts are the same, we can extract.
10612     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
10613     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10614       if (C->getOperand(i) != Op0)
10615         return false;
10616     return true;
10617   }
10618   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
10619   if (!I) return false;
10620   
10621   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
10622   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
10623   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
10624       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
10625     return true;
10626   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
10627     return true;
10628   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
10629     if (BO->hasOneUse() &&
10630         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
10631          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
10632       return true;
10633   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
10634     if (CI->hasOneUse() &&
10635         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
10636          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
10637       return true;
10638   
10639   return false;
10640 }
10641
10642 /// Read and decode a shufflevector mask.
10643 ///
10644 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
10645 /// elements in the input.
10646 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
10647   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
10648   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
10649     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
10650   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
10651     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
10652
10653   std::vector<unsigned> Result;
10654   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
10655   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
10656     if (isa<UndefValue>(*i))
10657       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
10658     else
10659       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
10660   return Result;
10661 }
10662
10663 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
10664 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
10665 /// extracted from the vector.
10666 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
10667   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
10668   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
10669   unsigned Width = PTy->getNumElements();
10670   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
10671     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10672   
10673   if (isa<UndefValue>(V))
10674     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10675   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
10676     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
10677   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
10678     return CP->getOperand(EltNo);
10679   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10680     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
10681     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
10682       return 0;
10683     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
10684     
10685     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
10686     // inserted value.
10687     if (EltNo == IIElt) 
10688       return III->getOperand(1);
10689     
10690     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10691     // vector input.
10692     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10693   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10694     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10695     if (InEl < Width)
10696       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10697     else if (InEl < Width*2)
10698       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10699     else
10700       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10701   }
10702   
10703   // Otherwise, we don't know.
10704   return 0;
10705 }
10706
10707 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10708   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10709   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10710     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10711
10712   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10713   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10714     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10715   
10716   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10717     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
10718     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
10719     // (we do that below, but only when the index is constant).
10720     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10721     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10722       if (C->getOperand(i) != op0) {
10723         op0 = 0; 
10724         break;
10725       }
10726     if (op0)
10727       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10728   }
10729   
10730   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10731   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10732   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10733     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10734     unsigned VectorWidth = 
10735       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
10736       
10737     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
10738     // crashing the code below.
10739     if (IndexVal >= VectorWidth)
10740       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10741     
10742     // This instruction only demands the single element from the input vector.
10743     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
10744     // property.
10745     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
10746       uint64_t UndefElts;
10747       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10748                                                 1 << IndexVal,
10749                                                 UndefElts)) {
10750         EI.setOperand(0, V);
10751         return &EI;
10752       }
10753     }
10754     
10755     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10756       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10757     
10758     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10759     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10760     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10761     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10762       if (const VectorType *VT = 
10763               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10764         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10765           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10766             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10767     }
10768   }
10769   
10770   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10771     if (I->hasOneUse()) {
10772       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10773       // profitable to do so
10774       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10775         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10776         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10777           ExtractElementInst *newEI0 = 
10778             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10779                                    EI.getName()+".lhs");
10780           ExtractElementInst *newEI1 =
10781             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10782                                    EI.getName()+".rhs");
10783           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10784           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10785           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10786         }
10787       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10788         unsigned AS = 
10789           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10790         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
10791                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
10792         GetElementPtrInst *GEP =
10793           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
10794         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10795         return new LoadInst(GEP);
10796       }
10797     }
10798     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10799       // Extracting the inserted element?
10800       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10801         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10802       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10803       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10804       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10805           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10806         AddUsesToWorkList(EI);
10807         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10808         return &EI;
10809       }
10810     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10811       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10812       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10813       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10814         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10815         Value *Src;
10816         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10817           Src = SVI->getOperand(0);
10818         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10819           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10820           Src = SVI->getOperand(1);
10821         } else {
10822           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10823         }
10824         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10825       }
10826     }
10827   }
10828   return 0;
10829 }
10830
10831 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10832 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10833 /// Otherwise, return false.
10834 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10835                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10836   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10837          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10838   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10839
10840   if (isa<UndefValue>(V)) {
10841     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10842     return true;
10843   } else if (V == LHS) {
10844     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10845       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10846     return true;
10847   } else if (V == RHS) {
10848     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10849       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10850     return true;
10851   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10852     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10853     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10854     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10855     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10856     
10857     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10858       return false;
10859     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10860     
10861     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10862       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10863       // transitively ok.
10864       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10865         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10866         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10867         return true;
10868       }      
10869     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10870       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10871           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10872         unsigned ExtractedIdx =
10873           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10874         
10875         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10876         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10877           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10878           // transitively ok.
10879           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10880             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10881             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10882               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10883                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10884             } else {
10885               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10886               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10887                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10888               
10889             }
10890             return true;
10891           }
10892         }
10893       }
10894     }
10895   }
10896   // TODO: Handle shufflevector here!
10897   
10898   return false;
10899 }
10900
10901 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10902 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10903 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10904 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10905                                      Value *&RHS) {
10906   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10907          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10908          "Invalid shuffle!");
10909   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10910
10911   if (isa<UndefValue>(V)) {
10912     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10913     return V;
10914   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10915     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10916     return V;
10917   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10918     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10919     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10920     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10921     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10922     
10923     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10924       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10925           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10926         unsigned ExtractedIdx =
10927           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10928         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10929         
10930         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10931         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10932         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10933           RHS = EI->getOperand(0);
10934           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10935           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10936             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10937           return V;
10938         }
10939         
10940         if (VecOp == RHS) {
10941           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10942           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10943           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10944             if (i != InsertedIdx)
10945               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10946           }
10947           return V;
10948         }
10949         
10950         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10951         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10952         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10953           return EI->getOperand(0);
10954         
10955       }
10956     }
10957   }
10958   // TODO: Handle shufflevector here!
10959   
10960   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10961   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10962     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10963   return V;
10964 }
10965
10966 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10967   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10968   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10969   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10970   
10971   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10972   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10973     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10974   
10975   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10976   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10977   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10978     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10979         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10980       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10981       unsigned ExtractedIdx =
10982         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10983       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10984       
10985       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10986         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10987       
10988       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10989         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10990       
10991       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10992       // back into the same place, just use the input vector.
10993       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10994         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10995       
10996       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10997       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10998       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10999       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11000       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11001         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11002         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11003         // Build a new shuffle mask.
11004         std::vector<Constant*> Mask;
11005         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11006           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11007         else {
11008           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11009           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11010                                                        NumVectorElts));
11011         } 
11012         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11013         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11014                                      ConstantVector::get(Mask));
11015       }
11016       
11017       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11018       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11019       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11020         std::vector<Constant*> Mask;
11021         Value *RHS = 0;
11022         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11023         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11024         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11025         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11026       }
11027     }
11028   }
11029
11030   return 0;
11031 }
11032
11033
11034 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11035   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11036   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11037   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11038
11039   bool MadeChange = false;
11040   
11041   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11042   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11043     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11044   
11045   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
11046   // the undef, change them to undefs.
11047   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
11048     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
11049     // with undef element refs and set MadeChange to true.
11050     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11051       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
11052         Mask[i] = 2*e;
11053         MadeChange = true;
11054       }
11055     }
11056     
11057     if (MadeChange) {
11058       // Remap any references to RHS to use LHS.
11059       std::vector<Constant*> Elts;
11060       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11061         if (Mask[i] == 2*e)
11062           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11063         else
11064           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11065       }
11066       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11067     }
11068   }
11069   
11070   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11071   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11072   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11073     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11074       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11075       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11076     }
11077     
11078     // Remap any references to RHS to use LHS.
11079     std::vector<Constant*> Elts;
11080     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11081       if (Mask[i] >= 2*e)
11082         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11083       else {
11084         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11085             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
11086           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11087         else
11088           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
11089         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11090       }
11091     }
11092     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11093     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11094     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11095     LHS = SVI.getOperand(0);
11096     RHS = SVI.getOperand(1);
11097     MadeChange = true;
11098   }
11099   
11100   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11101   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11102     
11103   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11104     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11105     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11106     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11107       
11108     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11109     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11110   }
11111
11112   // Eliminate identity shuffles.
11113   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11114   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11115   
11116   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11117   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11118   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11119   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11120   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11121   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11122   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11123   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11124   // (splat(splat)) -> splat.
11125   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11126     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11127       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11128
11129       std::vector<unsigned> NewMask;
11130       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11131         if (Mask[i] >= 2*e)
11132           NewMask.push_back(2*e);
11133         else
11134           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11135       
11136       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11137       // the replacement.
11138       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11139         std::vector<Constant*> Elts;
11140         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11141           if (NewMask[i] >= e*2) {
11142             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11143           } else {
11144             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11145           }
11146         }
11147         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11148                                      LHSSVI->getOperand(1),
11149                                      ConstantVector::get(Elts));
11150       }
11151     }
11152   }
11153
11154   return MadeChange ? &SVI : 0;
11155 }
11156
11157
11158
11159
11160 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11161 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11162 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11163 /// end of its block.
11164 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11165   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11166
11167   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11168   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11169     return false;
11170
11171   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11172   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11173         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11174     return false;
11175
11176   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11177   // the end of block that could change the value.
11178   if (I->mayReadFromMemory()) {
11179     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11180          Scan != E; ++Scan)
11181       if (Scan->mayWriteToMemory())
11182         return false;
11183   }
11184
11185   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11186
11187   I->moveBefore(InsertPos);
11188   ++NumSunkInst;
11189   return true;
11190 }
11191
11192
11193 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11194 /// all reachable code to the worklist.
11195 ///
11196 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11197 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11198 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11199 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11200 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11201 ///
11202 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11203                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11204                                        InstCombiner &IC,
11205                                        const TargetData *TD) {
11206   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
11207   Worklist.push_back(BB);
11208
11209   while (!Worklist.empty()) {
11210     BB = Worklist.back();
11211     Worklist.pop_back();
11212     
11213     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11214     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11215     
11216     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11217       Instruction *Inst = BBI++;
11218       
11219       // DCE instruction if trivially dead.
11220       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11221         ++NumDeadInst;
11222         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11223         Inst->eraseFromParent();
11224         continue;
11225       }
11226       
11227       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11228       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11229         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11230         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11231         ++NumConstProp;
11232         Inst->eraseFromParent();
11233         continue;
11234       }
11235      
11236       IC.AddToWorkList(Inst);
11237     }
11238
11239     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11240     // constant, only visit the reachable successor.
11241     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11242     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11243       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11244         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11245         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11246         Worklist.push_back(ReachableBB);
11247         continue;
11248       }
11249     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11250       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11251         // See if this is an explicit destination.
11252         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11253           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11254             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11255             Worklist.push_back(ReachableBB);
11256             continue;
11257           }
11258         
11259         // Otherwise it is the default destination.
11260         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11261         continue;
11262       }
11263     }
11264     
11265     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11266       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
11267   }
11268 }
11269
11270 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
11271   bool Changed = false;
11272   TD = &getAnalysis<TargetData>();
11273   
11274   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
11275              << F.getNameStr() << "\n");
11276
11277   {
11278     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
11279     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
11280     // track of which blocks we visit.
11281     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
11282     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
11283
11284     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
11285     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
11286     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
11287     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
11288       if (!Visited.count(BB)) {
11289         Instruction *Term = BB->getTerminator();
11290         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
11291           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
11292
11293           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11294           ++NumDeadInst;
11295
11296           if (!I->use_empty())
11297             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
11298           I->eraseFromParent();
11299         }
11300       }
11301   }
11302
11303   while (!Worklist.empty()) {
11304     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
11305     if (I == 0) continue;  // skip null values.
11306
11307     // Check to see if we can DCE the instruction.
11308     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11309       // Add operands to the worklist.
11310       if (I->getNumOperands() < 4)
11311         AddUsesToWorkList(*I);
11312       ++NumDeadInst;
11313
11314       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11315
11316       I->eraseFromParent();
11317       RemoveFromWorkList(I);
11318       continue;
11319     }
11320
11321     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
11322     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
11323       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
11324
11325       // Add operands to the worklist.
11326       AddUsesToWorkList(*I);
11327       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
11328
11329       ++NumConstProp;
11330       I->eraseFromParent();
11331       RemoveFromWorkList(I);
11332       continue;
11333     }
11334
11335     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
11336       // See if we can constant fold its operands.
11337       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
11338         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
11339           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
11340             i->set(NewC);
11341         }
11342       }
11343     }
11344
11345     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
11346     // FIXME: Remove GetResultInst test when first class support for aggregates
11347     // is implemented.
11348     if (I->hasOneUse() && !isa<GetResultInst>(I)) {
11349       BasicBlock *BB = I->getParent();
11350       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
11351       if (UserParent != BB) {
11352         bool UserIsSuccessor = false;
11353         // See if the user is one of our successors.
11354         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
11355           if (*SI == UserParent) {
11356             UserIsSuccessor = true;
11357             break;
11358           }
11359
11360         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
11361         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
11362         // otherwise), we can keep going.
11363         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
11364             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
11365           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
11366           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
11367       }
11368     }
11369
11370     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
11371 #ifndef NDEBUG
11372     std::string OrigI;
11373 #endif
11374     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
11375     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
11376       ++NumCombined;
11377       // Should we replace the old instruction with a new one?
11378       if (Result != I) {
11379         DOUT << "IC: Old = " << *I
11380              << "    New = " << *Result;
11381
11382         // Everything uses the new instruction now.
11383         I->replaceAllUsesWith(Result);
11384
11385         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
11386         AddToWorkList(Result);
11387         AddUsersToWorkList(*Result);
11388
11389         // Move the name to the new instruction first.
11390         Result->takeName(I);
11391
11392         // Insert the new instruction into the basic block...
11393         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
11394         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
11395
11396         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
11397           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
11398             ++InsertPos;
11399
11400         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
11401
11402         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
11403         // use counts.
11404         AddUsesToWorkList(*I);
11405
11406         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
11407         // we do not process an instruction that has been deleted.
11408         RemoveFromWorkList(I);
11409
11410         // Erase the old instruction.
11411         InstParent->getInstList().erase(I);
11412       } else {
11413 #ifndef NDEBUG
11414         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
11415              << "    New = " << *I;
11416 #endif
11417
11418         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
11419         // if so, remove it.
11420         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11421           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
11422           // use counts.
11423           AddUsesToWorkList(*I);
11424
11425           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
11426           // occurrences of this instruction.
11427           RemoveFromWorkList(I);
11428           I->eraseFromParent();
11429         } else {
11430           AddToWorkList(I);
11431           AddUsersToWorkList(*I);
11432         }
11433       }
11434       Changed = true;
11435     }
11436   }
11437
11438   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
11439     
11440   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
11441   WorklistMap.clear();
11442   return Changed;
11443 }
11444
11445
11446 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
11447   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
11448   
11449   bool EverMadeChange = false;
11450
11451   // Iterate while there is work to do.
11452   unsigned Iteration = 0;
11453   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
11454     EverMadeChange = true;
11455   return EverMadeChange;
11456 }
11457
11458 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
11459   return new InstCombiner();
11460 }
11461