8e99dcc7db2cfe893a2d90df2da8ed43bbd5f089
[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 algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/ParamAttrsList.h"
43 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/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 <sstream>
62 using namespace llvm;
63 using namespace llvm::PatternMatch;
64
65 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
66 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
67 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
68 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
69 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
70
71 namespace {
72   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
73     : public FunctionPass,
74       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
75     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
76     std::vector<Instruction*> Worklist;
77     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
78     TargetData *TD;
79     bool MustPreserveLCSSA;
80   public:
81     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
82     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
83
84     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
85     /// isn't already in it.
86     void AddToWorkList(Instruction *I) {
87       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
88         Worklist.push_back(I);
89     }
90     
91     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
92     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
93       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
94       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
95       
96       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
97       Worklist[It->second] = 0;
98       
99       WorklistMap.erase(It);
100     }
101     
102     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
103       Instruction *I = Worklist.back();
104       Worklist.pop_back();
105       WorklistMap.erase(I);
106       return I;
107     }
108
109     
110     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
111     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
112     /// now.
113     ///
114     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
115       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
116            UI != UE; ++UI)
117         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
118     }
119
120     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
121     /// the work lists because they might get more simplified now.
122     ///
123     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
124       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
125         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
126           AddToWorkList(Op);
127     }
128     
129     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
130     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
131     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
132     ///
133     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
134     ///
135     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
136       Value *R = I.getOperand(op);
137       
138       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
139         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
140           AddToWorkList(Op);
141           // Set the operand to undef to drop the use.
142           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
143         }
144       
145       return R;
146     }
147
148   public:
149     virtual bool runOnFunction(Function &F);
150     
151     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
152
153     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
154       AU.addRequired<TargetData>();
155       AU.addPreservedID(LCSSAID);
156       AU.setPreservesCFG();
157     }
158
159     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
160
161     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
162     // instruction types.  The semantics are as follows:
163     // Return Value:
164     //    null        - No change was made
165     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
166     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
167     //
168     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
187     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
190     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
191     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
192                                                 Instruction *LHS,
193                                                 ConstantInt *RHS);
194     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
195                                 ConstantInt *DivRHS);
196
197     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
198                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
199     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
200                                      BinaryOperator &I);
201     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
204     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
205     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
206     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
207     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
208     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
211     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
213     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
214     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
215     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
216     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
217                                 Instruction *FI);
218     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
219     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
220     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
221     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
222     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
223     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
224     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
225     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
226     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
227     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
228     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
229     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
230     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
231     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
232
233     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
234     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
235
236   private:
237     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
238     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
239     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
240
241   public:
242     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
243     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
244     //
245     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
246       assert(New && New->getParent() == 0 &&
247              "New instruction already inserted into a basic block!");
248       BasicBlock *BB = Old.getParent();
249       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
250       AddToWorkList(New);
251       return New;
252     }
253
254     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
255     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
256     /// cast.
257     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
258                             Instruction &Pos) {
259       if (V->getType() == Ty) return V;
260
261       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
262         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
263       
264       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
265       AddToWorkList(C);
266       return C;
267     }
268         
269     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
270       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
271     }
272
273
274     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
275     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
276     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
277     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
278     // modified.
279     //
280     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
281       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
282       if (&I != V) {
283         I.replaceAllUsesWith(V);
284         return &I;
285       } else {
286         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
287         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
288         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
289         return &I;
290       }
291     }
292
293     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
294     // found to be replacable with another preexisting expression or was
295     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
296     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
297     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
298     //
299     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
300       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
301       if (Old != New)
302         Old->replaceAllUsesWith(New);
303       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
304         AddToWorkList(I);
305       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
306         AddToWorkList(I);
307       return true;
308     }
309     
310     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
311     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
312     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
313     // this function.
314     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
315       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
316       AddUsesToWorkList(I);
317       RemoveFromWorkList(&I);
318       I.eraseFromParent();
319       return 0;  // Don't do anything with FI
320     }
321
322   private:
323     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
324     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
325     /// casts that are known to not do anything...
326     ///
327     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
328                                    Value *V, const Type *DestTy,
329                                    Instruction *InsertBefore);
330
331     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
332     /// commutative operators.
333     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
334
335     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
336     /// most-complex to least-complex order.
337     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
338
339     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
340     /// on the demanded bits.
341     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
342                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
343                               unsigned Depth = 0);
344
345     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
346                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
347       
348     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
349     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
350     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
351     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
352
353     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
354     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
355     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
356     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
357     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
358     
359     
360     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
361                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
362     
363     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
364                               bool isSub, Instruction &I);
365     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
366                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
367     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
368     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
369     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
370     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
371
372
373     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
374   };
375
376   char InstCombiner::ID = 0;
377   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
378 }
379
380 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
381 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
382 static unsigned getComplexity(Value *V) {
383   if (isa<Instruction>(V)) {
384     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
385       return 3;
386     return 4;
387   }
388   if (isa<Argument>(V)) return 3;
389   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
390 }
391
392 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
393 // it.
394 static bool isOnlyUse(Value *V) {
395   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
396 }
397
398 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
399 // though a va_arg area...
400 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
401   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
402     if (ITy->getBitWidth() < 32)
403       return Type::Int32Ty;
404   }
405   return Ty;
406 }
407
408 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
409 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
410 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
411   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
412     return I->getOperand(0);
413   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
414     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
415       return CE->getOperand(0);
416   return 0;
417 }
418
419 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
420 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
421 static Instruction::CastOps 
422 isEliminableCastPair(
423   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
424   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
425   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
426   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
427 ) {
428   
429   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
430   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
431
432   // Get the opcodes of the two Cast instructions
433   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
434   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
435
436   return Instruction::CastOps(
437       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
438                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
439 }
440
441 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
442 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
443 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
444 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
445                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
446   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
447   
448   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
449   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
450     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
451       return false;
452   return true;
453 }
454
455 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
456 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
457 /// casts that are known to not do anything...
458 ///
459 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
460                                              Value *V, const Type *DestTy,
461                                              Instruction *InsertBefore) {
462   if (V->getType() == DestTy) return V;
463   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
464     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
465   
466   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
467 }
468
469 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
470 // operators:
471 //
472 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
473 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
474 //     binary operators.
475 //
476 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
477 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
478 //
479 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
480   bool Changed = false;
481   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
482     Changed = !I.swapOperands();
483
484   if (!I.isAssociative()) return Changed;
485   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
486   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
487     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
488       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
489         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
490                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
491                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
492         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
493         I.setOperand(1, Folded);
494         return true;
495       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
496         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
497             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
498           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
499           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
500
501           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
502           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
503           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
504                                                     Op1->getOperand(0),
505                                                     Op1->getName(), &I);
506           AddToWorkList(New);
507           I.setOperand(0, New);
508           I.setOperand(1, Folded);
509           return true;
510         }
511     }
512   return Changed;
513 }
514
515 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
516 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
517 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
518 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
519   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
520     return false;
521   I.swapOperands();
522   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
523   return true;
524 }
525
526 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
527 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
528 //
529 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
530   if (BinaryOperator::isNeg(V))
531     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
532
533   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
534   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
535     return ConstantExpr::getNeg(C);
536   return 0;
537 }
538
539 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
540   if (BinaryOperator::isNot(V))
541     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
542
543   // Constants can be considered to be not'ed values...
544   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
545     return ConstantInt::get(~C->getValue());
546   return 0;
547 }
548
549 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
550 // other computations (because it has a constant operand), return the
551 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
552 // Otherwise, return null.
553 //
554 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
555   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
556     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
557       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
558         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
559           return I->getOperand(0);
560       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
561         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
562           // The multiplier is really 1 << CST.
563           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
564           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
565           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
566           return I->getOperand(0);
567         }
568     }
569   return 0;
570 }
571
572 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
573 /// expression, return it.
574 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
575   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
576   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
577     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
578       return cast<User>(V);
579   return false;
580 }
581
582 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
583 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
584   APInt Val(C->getValue());
585   return ConstantInt::get(++Val);
586 }
587 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
588 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
589   APInt Val(C->getValue());
590   return ConstantInt::get(--Val);
591 }
592 /// Add - Add two ConstantInts together
593 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
594   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
595 }
596 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
597 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
598   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
599 }
600 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
601 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
602   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
603 }
604 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
605 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
606   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
607 }
608 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
609 /// this size.
610 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
611   uint32_t W = C1->getBitWidth();
612   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
613   if (sign) {
614     LHSExt.sext(W * 2);
615     RHSExt.sext(W * 2);
616   } else {
617     LHSExt.zext(W * 2);
618     RHSExt.zext(W * 2);
619   }
620
621   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
622
623   if (sign) {
624     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
625     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
626     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
627   } else 
628     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
629 }
630
631 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
632 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
633 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
634 /// processing.
635 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
636 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
637 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
638 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
639 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
640 /// this won't lose us code quality.
641 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
642                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
643   assert(V && "No Value?");
644   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
645   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
646   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
647          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
648          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
649          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
650   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
651     // We know all of the bits for a constant!
652     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
653     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
654     return;
655   }
656
657   if (Depth == 6 || Mask == 0)
658     return;  // Limit search depth.
659
660   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
661   if (!I) return;
662
663   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
664   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
665   
666   switch (I->getOpcode()) {
667   case Instruction::And: {
668     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
669     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
670     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
671     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
672     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
673     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
674     
675     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
676     KnownOne &= KnownOne2;
677     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
678     KnownZero |= KnownZero2;
679     return;
680   }
681   case Instruction::Or: {
682     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
683     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
684     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
685     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
686     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
687     
688     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
689     KnownZero &= KnownZero2;
690     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
691     KnownOne |= KnownOne2;
692     return;
693   }
694   case Instruction::Xor: {
695     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
696     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
697     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
698     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
699     
700     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
701     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
702     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
703     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
704     KnownZero = KnownZeroOut;
705     return;
706   }
707   case Instruction::Select:
708     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
709     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
710     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
711     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
712
713     // Only known if known in both the LHS and RHS.
714     KnownOne &= KnownOne2;
715     KnownZero &= KnownZero2;
716     return;
717   case Instruction::FPTrunc:
718   case Instruction::FPExt:
719   case Instruction::FPToUI:
720   case Instruction::FPToSI:
721   case Instruction::SIToFP:
722   case Instruction::PtrToInt:
723   case Instruction::UIToFP:
724   case Instruction::IntToPtr:
725     return; // Can't work with floating point or pointers
726   case Instruction::Trunc: {
727     // All these have integer operands
728     uint32_t SrcBitWidth = 
729       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
730     APInt MaskIn(Mask);
731     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
732     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
733     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
734     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
735     KnownZero.trunc(BitWidth);
736     KnownOne.trunc(BitWidth);
737     return;
738   }
739   case Instruction::BitCast: {
740     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
741     if (SrcTy->isInteger()) {
742       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
743       return;
744     }
745     break;
746   }
747   case Instruction::ZExt:  {
748     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
749     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
750     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
751       
752     APInt MaskIn(Mask);
753     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
754     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
755     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
756     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
757     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
758     // The top bits are known to be zero.
759     KnownZero.zext(BitWidth);
760     KnownOne.zext(BitWidth);
761     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
762     return;
763   }
764   case Instruction::SExt: {
765     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
766     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
767     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
768       
769     APInt MaskIn(Mask); 
770     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
771     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
772     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
773     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
774     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
775     KnownZero.zext(BitWidth);
776     KnownOne.zext(BitWidth);
777
778     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
779     // top bits of the result.
780     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
781       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
782     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
783       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
784     return;
785   }
786   case Instruction::Shl:
787     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
788     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
789       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
790       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
791       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
792       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
793       KnownZero <<= ShiftAmt;
794       KnownOne  <<= ShiftAmt;
795       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
796       return;
797     }
798     break;
799   case Instruction::LShr:
800     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
801     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
802       // Compute the new bits that are at the top now.
803       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
804       
805       // Unsigned shift right.
806       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
807       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
808       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
809       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
810       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
811       // high bits known zero.
812       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
813       return;
814     }
815     break;
816   case Instruction::AShr:
817     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
818     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
819       // Compute the new bits that are at the top now.
820       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
821       
822       // Signed shift right.
823       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
824       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
825       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
826       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
827       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
828         
829       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
830       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
831         KnownZero |= HighBits;
832       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
833         KnownOne |= HighBits;
834       return;
835     }
836     break;
837   case Instruction::SRem:
838     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
839       APInt RA = Rem->getValue();
840       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
841         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? ((RA - 1) | RA) : ~RA;
842         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
843         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2,KnownZero2,KnownOne2,Depth+1);
844
845         // The sign of a remainder is equal to the sign of the first
846         // operand (zero being positive).
847         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
848           KnownZero2 |= ~LowBits;
849         else if (KnownOne2[BitWidth-1])
850           KnownOne2 |= ~LowBits;
851
852         KnownZero |= KnownZero2 & Mask;
853         KnownOne |= KnownOne2 & Mask;
854
855         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
856       }
857     }
858     break;
859   case Instruction::URem:
860     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
861       APInt RA = Rem->getValue();
862       if (RA.isStrictlyPositive() && RA.isPowerOf2()) {
863         APInt LowBits = (RA - 1) | RA;
864         APInt Mask2 = LowBits & Mask;
865         KnownZero |= ~LowBits & Mask;
866         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne,Depth+1);
867         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
868       }
869     } else {
870       // Since the result is less than or equal to RHS, any leading zero bits
871       // in RHS must also exist in the result.
872       APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
873       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), AllOnes, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
874
875       uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
876       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & Mask;
877       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
878     }
879     break;
880   }
881 }
882
883 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
884 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
885 /// for bits that V cannot have.
886 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
887   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
888   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
889   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
890   return (KnownZero & Mask) == Mask;
891 }
892
893 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
894 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
895 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
896 /// constant and return true.
897 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
898                                    APInt Demanded) {
899   assert(I && "No instruction?");
900   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
901
902   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
903   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
904   if (!OpC) return false;
905
906   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
907   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
908   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
909     return false;
910
911   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
912   Demanded &= OpC->getValue();
913   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
914   return true;
915 }
916
917 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
918 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
919 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
920 // min/max.
921 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
922                                                    const APInt& KnownZero,
923                                                    const APInt& KnownOne,
924                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
925   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
926   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
927          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
928          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
929          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
930   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
931
932   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
933   // bit if it is unknown.
934   Min = KnownOne;
935   Max = KnownOne|UnknownBits;
936   
937   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
938     Min.set(BitWidth-1);
939     Max.clear(BitWidth-1);
940   }
941 }
942
943 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
944 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
945 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
946 // min/max.
947 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
948                                                      const APInt &KnownZero,
949                                                      const APInt &KnownOne,
950                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
951   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
952   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
953          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
954          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
955          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
956   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
957   
958   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
959   Min = KnownOne;
960   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
961   Max = KnownOne|UnknownBits;
962 }
963
964 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
965 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
966 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
967 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
968 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
969 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
970 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
971 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
972 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
973 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
974 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
975 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
976 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
977 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
978 /// and KnownOne must all be the same.
979 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
980                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
981                                         unsigned Depth) {
982   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
983   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
984   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
985   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
986   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
987          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
988          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
989          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
990           must have same BitWidth");
991   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
992     // We know all of the bits for a constant!
993     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
994     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
995     return false;
996   }
997   
998   KnownZero.clear(); 
999   KnownOne.clear();
1000   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1001     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1002       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
1003       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1004       return false;
1005     }
1006     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
1007     // just set the DemandedMask to all bits.
1008     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1009   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
1010     if (V != UndefValue::get(VTy))
1011       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
1012     return false;
1013   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
1014     return false;
1015   }
1016   
1017   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1018   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1019
1020   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1021   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
1022   switch (I->getOpcode()) {
1023   default: break;
1024   case Instruction::And:
1025     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1026     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1027                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1028       return true;
1029     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1030            "Bits known to be one AND zero?"); 
1031
1032     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
1033     // LHS.
1034     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
1035                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1036       return true;
1037     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1038            "Bits known to be one AND zero?"); 
1039
1040     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
1041     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
1042     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
1043         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1044       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1045     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1046         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1047       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1048     
1049     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1050     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1051       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
1052       
1053     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1054     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1055       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1056       
1057     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1058     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1059     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1060     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1061     break;
1062   case Instruction::Or:
1063     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1064     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1065                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1066       return true;
1067     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1068            "Bits known to be one AND zero?"); 
1069     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
1070     // LHS.
1071     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1072                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1073       return true;
1074     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1075            "Bits known to be one AND zero?"); 
1076     
1077     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1078     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1079     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1080         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1081       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1082     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1083         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1084       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1085
1086     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1087     // the other side, just use the 'other' side.
1088     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1089         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1090       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1091     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1092         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1093       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1094         
1095     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1096     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1097       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1098           
1099     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1100     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1101     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1102     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1103     break;
1104   case Instruction::Xor: {
1105     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1106                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1107       return true;
1108     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1109            "Bits known to be one AND zero?"); 
1110     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1111                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1112       return true;
1113     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1114            "Bits known to be one AND zero?"); 
1115     
1116     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1117     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1118     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1119       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1120     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1121       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1122     
1123     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1124     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1125                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1126     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1127     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1128                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1129     
1130     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1131     // other, turn this into an *inclusive* or.
1132     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1133     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1134       Instruction *Or =
1135         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1136                                  I->getName());
1137       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1138       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1139     }
1140     
1141     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1142     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1143     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1144     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1145     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1146       // all known
1147       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1148         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1149         Instruction *And = 
1150           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1151         InsertNewInstBefore(And, *I);
1152         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1153       }
1154     }
1155     
1156     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1157     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1158     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1159       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1160     
1161     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1162     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1163     break;
1164   }
1165   case Instruction::Select:
1166     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1167                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1168       return true;
1169     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1170                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1171       return true;
1172     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1173            "Bits known to be one AND zero?"); 
1174     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1175            "Bits known to be one AND zero?"); 
1176     
1177     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1178     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1179       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1180     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1181       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1182     
1183     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1184     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1185     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1186     break;
1187   case Instruction::Trunc: {
1188     uint32_t truncBf = 
1189       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1190     DemandedMask.zext(truncBf);
1191     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1192     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1193     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1194                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1195       return true;
1196     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1197     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1198     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1199     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1200            "Bits known to be one AND zero?"); 
1201     break;
1202   }
1203   case Instruction::BitCast:
1204     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1205       return false;
1206       
1207     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1208                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1209       return true;
1210     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1211            "Bits known to be one AND zero?"); 
1212     break;
1213   case Instruction::ZExt: {
1214     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1215     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1216     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1217     
1218     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1219     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1220     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1221     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1222                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1223       return true;
1224     DemandedMask.zext(BitWidth);
1225     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1226     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1227     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1228            "Bits known to be one AND zero?"); 
1229     // The top bits are known to be zero.
1230     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1231     break;
1232   }
1233   case Instruction::SExt: {
1234     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1235     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1236     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1237     
1238     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1239                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1240
1241     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1242     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1243     // bit is demanded.
1244     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1245       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1246       
1247     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1248     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1249     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1250     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1251                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1252       return true;
1253     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1254     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1255     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1256     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1257            "Bits known to be one AND zero?"); 
1258       
1259     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1260     // top bits of the result.
1261
1262     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1263     // convert this into a zero extension.
1264     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1265     {
1266       // Convert to ZExt cast
1267       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1268       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1269     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1270       RHSKnownOne |= NewBits;
1271     }
1272     break;
1273   }
1274   case Instruction::Add: {
1275     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1276     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1277     // either.
1278     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1279       
1280     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1281     // we can do.
1282     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1283       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1284       // won't work if the RHS is zero.
1285       if (RHS->isZero())
1286         break;
1287       
1288       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1289       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1290       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1291
1292       // Find information about known zero/one bits in the input.
1293       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1294                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1295         return true;
1296
1297       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1298       // the constant.
1299       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1300         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1301       
1302       // Avoid excess work.
1303       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1304         break;
1305       
1306       // Turn it into OR if input bits are zero.
1307       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1308         Instruction *Or =
1309           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1310                                    I->getName());
1311         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1312         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1313       }
1314       
1315       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1316       // depending on potential carries from the input constant and the
1317       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1318       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1319       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1320       
1321       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1322       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1323       // this scan.
1324       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1325       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1326       
1327       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1328       
1329       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1330       // other, and there is no input carry.
1331       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1332                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1333       
1334       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1335       // is no input carry.
1336       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1337     } else {
1338       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1339       // the high bits of its LHS or RHS.
1340       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1341         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1342         // significant bit and all those below it.
1343         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1344         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1345                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1346           return true;
1347         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1348                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1349           return true;
1350       }
1351     }
1352     break;
1353   }
1354   case Instruction::Sub:
1355     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1356     // the high bits of its LHS or RHS.
1357     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1358       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1359       // significant bit and all those below it.
1360       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1361       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1362       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1363                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1364         return true;
1365       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1366                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1367         return true;
1368     }
1369     break;
1370   case Instruction::Shl:
1371     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1372       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1373       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1374       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1375                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1376         return true;
1377       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1378              "Bits known to be one AND zero?"); 
1379       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1380       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1381       // low bits known zero.
1382       if (ShiftAmt)
1383         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1384     }
1385     break;
1386   case Instruction::LShr:
1387     // For a logical shift right
1388     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1389       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1390       
1391       // Unsigned shift right.
1392       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1393       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1394                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1395         return true;
1396       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1397              "Bits known to be one AND zero?"); 
1398       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1399       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1400       if (ShiftAmt) {
1401         // Compute the new bits that are at the top now.
1402         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1403         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1404       }
1405     }
1406     break;
1407   case Instruction::AShr:
1408     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1409     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1410     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1411     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1412     if (DemandedMask == 1) {
1413       // Perform the logical shift right.
1414       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1415                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1416       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1417       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1418     }    
1419
1420     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1421     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1422     if (DemandedMask.isSignBit())
1423       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1424     
1425     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1426       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1427       
1428       // Signed shift right.
1429       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1430       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1431       // demanded.
1432       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1433         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1434       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1435                                DemandedMaskIn,
1436                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1437         return true;
1438       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1439              "Bits known to be one AND zero?"); 
1440       // Compute the new bits that are at the top now.
1441       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1442       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1443       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1444         
1445       // Handle the sign bits.
1446       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1447       // Adjust to where it is now in the mask.
1448       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1449         
1450       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1451       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1452       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1453           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1454         // Perform the logical shift right.
1455         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1456                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1457         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1458         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1459       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1460         RHSKnownOne |= HighBits;
1461       }
1462     }
1463     break;
1464   case Instruction::SRem:
1465     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1466       APInt RA = Rem->getValue();
1467       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1468         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) | RA : ~RA;
1469         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1470         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1471                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1472           return true;
1473
1474         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1475           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1476         else if (LHSKnownOne[BitWidth-1])
1477           LHSKnownOne |= ~LowBits;
1478
1479         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1480         KnownOne |= LHSKnownOne & DemandedMask;
1481
1482         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1483       }
1484     }
1485     break;
1486   case Instruction::URem:
1487     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1488       APInt RA = Rem->getValue();
1489       if (RA.isPowerOf2()) {
1490         APInt LowBits = (RA - 1) | RA;
1491         APInt Mask2 = LowBits & DemandedMask;
1492         KnownZero |= ~LowBits & DemandedMask;
1493         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1494                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1495           return true;
1496
1497         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1498       }
1499     } else {
1500       APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1501       APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1502       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1503                                KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1504         return true;
1505
1506       uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1507       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1508     }
1509     break;
1510   }
1511   
1512   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1513   // constant.
1514   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1515     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1516   return false;
1517 }
1518
1519
1520 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1521 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1522 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1523 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1524 ///
1525 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1526 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1527 /// returned.  This returns null if no change was made.
1528 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1529                                                 uint64_t &UndefElts,
1530                                                 unsigned Depth) {
1531   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1532   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1533   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1534   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1535          "Invalid DemandedElts!");
1536
1537   if (isa<UndefValue>(V)) {
1538     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1539     UndefElts = EltMask;
1540     return 0;
1541   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1542     UndefElts = EltMask;
1543     return UndefValue::get(V->getType());
1544   }
1545   
1546   UndefElts = 0;
1547   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1548     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1549     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1550
1551     std::vector<Constant*> Elts;
1552     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1553       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1554         Elts.push_back(Undef);
1555         UndefElts |= (1ULL << i);
1556       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1557         Elts.push_back(Undef);
1558         UndefElts |= (1ULL << i);
1559       } else {                               // Otherwise, defined.
1560         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1561       }
1562         
1563     // If we changed the constant, return it.
1564     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1565     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1566   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1567     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1568     // set to undef.
1569     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1570     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1571     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1572     std::vector<Constant*> Elts;
1573     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1574       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1575     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1576     return ConstantVector::get(Elts);
1577   }
1578   
1579   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1580     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1581       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1582       return false;
1583     }
1584     return false;
1585   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1586     return false;
1587   }
1588   
1589   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1590   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1591   
1592   bool MadeChange = false;
1593   uint64_t UndefElts2;
1594   Value *TmpV;
1595   switch (I->getOpcode()) {
1596   default: break;
1597     
1598   case Instruction::InsertElement: {
1599     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1600     // demand exactly the same input as we produce.
1601     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1602     if (Idx == 0) {
1603       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1604       // which elt is getting updated.
1605       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1606                                         UndefElts2, Depth+1);
1607       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1608       break;
1609     }
1610     
1611     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1612     // insertelement.
1613     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1614     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1615       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1616     
1617     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1618     // input demanded set is simpler than the output set.
1619     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1620                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1621                                       UndefElts, Depth+1);
1622     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1623
1624     // The inserted element is defined.
1625     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1626     break;
1627   }
1628   case Instruction::BitCast: {
1629     // Vector->vector casts only.
1630     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1631     if (!VTy) break;
1632     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1633     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1634     unsigned Ratio;
1635
1636     if (VWidth == InVWidth) {
1637       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1638       // elements as are demanded of us.
1639       Ratio = 1;
1640       InputDemandedElts = DemandedElts;
1641     } else if (VWidth > InVWidth) {
1642       // Untested so far.
1643       break;
1644       
1645       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1646       // then an input element is live if any of the corresponding output
1647       // elements are live.
1648       Ratio = VWidth/InVWidth;
1649       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1650         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1651           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1652       }
1653     } else {
1654       // Untested so far.
1655       break;
1656       
1657       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1658       // then an input element is live if the corresponding output element is
1659       // live.
1660       Ratio = InVWidth/VWidth;
1661       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1662         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1663           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1664     }
1665     
1666     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1667     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1668                                       UndefElts2, Depth+1);
1669     if (TmpV) {
1670       I->setOperand(0, TmpV);
1671       MadeChange = true;
1672     }
1673     
1674     UndefElts = UndefElts2;
1675     if (VWidth > InVWidth) {
1676       assert(0 && "Unimp");
1677       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1678       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1679       // undef.
1680       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1681         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1682           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1683     } else if (VWidth < InVWidth) {
1684       assert(0 && "Unimp");
1685       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1686       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1687       // elements are undef.
1688       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1689       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1690         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1691           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1692     }
1693     break;
1694   }
1695   case Instruction::And:
1696   case Instruction::Or:
1697   case Instruction::Xor:
1698   case Instruction::Add:
1699   case Instruction::Sub:
1700   case Instruction::Mul:
1701     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1702     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1703                                       UndefElts, Depth+1);
1704     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1705     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1706                                       UndefElts2, Depth+1);
1707     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1708       
1709     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1710     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1711     UndefElts &= UndefElts2;
1712     break;
1713     
1714   case Instruction::Call: {
1715     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1716     if (!II) break;
1717     switch (II->getIntrinsicID()) {
1718     default: break;
1719       
1720     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1721     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1722     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1723     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1724     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1725     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1726     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1727     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1728     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1729     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1730       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1731                                         UndefElts, Depth+1);
1732       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1733       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1734                                         UndefElts2, Depth+1);
1735       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1736
1737       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1738       // scalarize it now.
1739       if (DemandedElts == 1) {
1740         switch (II->getIntrinsicID()) {
1741         default: break;
1742         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1743         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1744         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1745         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1746           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1747           Value *LHS = II->getOperand(1);
1748           Value *RHS = II->getOperand(2);
1749           // Extract the element as scalars.
1750           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1751           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1752           
1753           switch (II->getIntrinsicID()) {
1754           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1755           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1756           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1757             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1758                                                         II->getName()), *II);
1759             break;
1760           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1761           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1762             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1763                                                          II->getName()), *II);
1764             break;
1765           }
1766           
1767           Instruction *New =
1768             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1769                                   II->getName());
1770           InsertNewInstBefore(New, *II);
1771           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1772           return New;
1773         }            
1774       }
1775         
1776       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1777       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1778       UndefElts &= UndefElts2;
1779       break;
1780     }
1781     break;
1782   }
1783   }
1784   return MadeChange ? I : 0;
1785 }
1786
1787 /// @returns true if the specified compare predicate is
1788 /// true when both operands are equal...
1789 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1790 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1791   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1792          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1793          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1794 }
1795
1796 /// @returns true if the specified compare instruction is
1797 /// true when both operands are equal...
1798 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1799 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1800   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1801 }
1802
1803 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1804 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1805 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1806 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1807 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1808 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1809 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1810 ///
1811 template<typename Functor>
1812 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1813   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1814   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1815
1816   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1817   if (F.shouldApply(LHS))
1818     return F.apply(Root);
1819
1820   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1821   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1822   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1823     // Should we apply this transform to the RHS?
1824     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1825
1826     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1827     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1828       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1829       ShouldApply = true;
1830     }
1831
1832     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1833     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1834     if (ShouldApply) {
1835       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1836
1837       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1838       // and perform the reassociation.
1839       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1840
1841       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1842       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1843
1844       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1845       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1846       if (&Root == TmpLHSI) {
1847         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1848         return 0;
1849       }
1850       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1851       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1852       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1853       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1854       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1855       ARI = Root;
1856
1857       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1858       // get to LHSI.
1859       while (TmpLHSI != LHSI) {
1860         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1861         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1862         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1863         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1864         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1865         ARI = NextLHSI;
1866
1867         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1868         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1869         TmpLHSI = NextLHSI;
1870         ExtraOperand = NextOp;
1871       }
1872
1873       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1874       // the transformation...
1875       return F.apply(Root);
1876     }
1877
1878     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1879   }
1880   return 0;
1881 }
1882
1883
1884 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1885 struct AddRHS {
1886   Value *RHS;
1887   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1888   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1889   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1890     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1891                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1892   }
1893 };
1894
1895 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1896 //                 iff C1&C2 == 0
1897 struct AddMaskingAnd {
1898   Constant *C2;
1899   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1900   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1901     ConstantInt *C1;
1902     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1903            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1904   }
1905   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1906     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1907   }
1908 };
1909
1910 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1911                                              InstCombiner *IC) {
1912   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1913     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1914       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1915
1916     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1917           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1918   }
1919
1920   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1921   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1922   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1923
1924   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1925     if (ConstIsRHS)
1926       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1927     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1928   }
1929
1930   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1931   if (!ConstIsRHS)
1932     std::swap(Op0, Op1);
1933   Instruction *New;
1934   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1935     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1936   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1937     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1938                           SO->getName()+".cmp");
1939   else {
1940     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1941     abort();
1942   }
1943   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1944 }
1945
1946 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1947 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1948 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1949 // not have a second operand.
1950 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1951                                      InstCombiner *IC) {
1952   // Don't modify shared select instructions
1953   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1954   Value *TV = SI->getOperand(1);
1955   Value *FV = SI->getOperand(2);
1956
1957   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1958     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1959     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1960
1961     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1962     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1963
1964     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1965                           SelectFalseVal);
1966   }
1967   return 0;
1968 }
1969
1970
1971 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1972 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1973 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1974 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1975   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1976   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1977   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1978
1979   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1980   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1981   // or if *it* is a PHI, bail out.
1982   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1983   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1984     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1985       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1986       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1987       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1988       
1989       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1990       // loop.
1991       if (NonConstBB == I.getParent())
1992         return 0;
1993     }
1994   
1995   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1996   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1997   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1998   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1999   if (NonConstBB) {
2000     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2001     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2002   }
2003
2004   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2005   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
2006   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2007   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2008   NewPN->takeName(PN);
2009
2010   // Next, add all of the operands to the PHI.
2011   if (I.getNumOperands() == 2) {
2012     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2013     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2014       Value *InV = 0;
2015       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2016         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2017           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2018         else
2019           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2020       } else {
2021         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2022         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2023           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
2024                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2025                                        NonConstBB->getTerminator());
2026         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2027           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
2028                                 CI->getPredicate(),
2029                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2030                                 NonConstBB->getTerminator());
2031         else
2032           assert(0 && "Unknown binop!");
2033         
2034         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2035       }
2036       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2037     }
2038   } else { 
2039     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2040     const Type *RetTy = CI->getType();
2041     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2042       Value *InV;
2043       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2044         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2045       } else {
2046         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2047         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2048                                I.getType(), "phitmp", 
2049                                NonConstBB->getTerminator());
2050         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2051       }
2052       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2053     }
2054   }
2055   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2056 }
2057
2058
2059 /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
2060 /// value is never equal to -0.0.
2061 ///
2062 /// Note that this function will need to be revisited when we support nondefault
2063 /// rounding modes!
2064 ///
2065 static bool CannotBeNegativeZero(const Value *V) {
2066   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
2067     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
2068
2069   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2070   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2071     if (I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2072         isa<ConstantFP>(I->getOperand(1)) && 
2073         cast<ConstantFP>(I->getOperand(1))->isNullValue())
2074       return true;
2075     
2076     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2077       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2078         return CannotBeNegativeZero(II->getOperand(1));
2079     
2080     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2081       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2082         if (F->isDeclaration()) {
2083           switch (F->getNameLen()) {
2084           case 3:  // abs(x) != -0.0
2085             if (!strcmp(F->getNameStart(), "abs")) return true;
2086             break;
2087           case 4:  // abs[lf](x) != -0.0
2088             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absf")) return true;
2089             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absl")) return true;
2090             break;
2091           }
2092         }
2093       }
2094   }
2095   
2096   return false;
2097 }
2098
2099
2100 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2101   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2102   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2103
2104   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2105     // X + undef -> undef
2106     if (isa<UndefValue>(RHS))
2107       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2108
2109     // X + 0 --> X
2110     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2111       if (RHSC->isNullValue())
2112         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2113     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2114       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2115                               (I.getType())->getValueAPF()))
2116         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2117     }
2118
2119     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2120       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2121       const APInt& Val = CI->getValue();
2122       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2123       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2124         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
2125       
2126       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2127       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2128       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2129         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2130         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2131                                  KnownZero, KnownOne))
2132           return &I;
2133       }
2134     }
2135
2136     if (isa<PHINode>(LHS))
2137       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2138         return NV;
2139     
2140     ConstantInt *XorRHS = 0;
2141     Value *XorLHS = 0;
2142     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2143         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2144       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2145       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2146       
2147       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2148       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2149       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2150       do {
2151         if (TySizeBits > Size) {
2152           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2153           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2154           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2155               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2156             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2157             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2158                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2159               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2160             break;
2161           }
2162         }
2163         Size >>= 1;
2164         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2165         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2166       } while (Size >= 1);
2167       
2168       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2169       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2170       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2171       // up to something that the back ends can handle.
2172       const Type *MiddleType = 0;
2173       switch (Size) {
2174         default: break;
2175         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2176         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2177         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2178       }
2179       if (MiddleType) {
2180         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2181         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2182         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2183       }
2184     }
2185   }
2186
2187   // X + X --> X << 1
2188   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2189     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2190
2191     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2192       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2193         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2194           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2195     }
2196     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2197       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2198         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2199           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2200     }
2201   }
2202
2203   // -A + B  -->  B - A
2204   // -A + -B  -->  -(A + B)
2205   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2206     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2207       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2208         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::createAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2209         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2210         return BinaryOperator::createNeg(NewAdd);
2211       }
2212     }
2213     
2214     return BinaryOperator::createSub(RHS, LHSV);
2215   }
2216
2217   // A + -B  -->  A - B
2218   if (!isa<Constant>(RHS))
2219     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2220       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2221
2222
2223   ConstantInt *C2;
2224   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2225     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2226       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2227
2228     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2229     ConstantInt *C1;
2230     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2231       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2232   }
2233
2234   // X + X*C --> X * (C+1)
2235   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2236     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2237
2238   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2239   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2240     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2241   
2242
2243   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2244   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2245     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2246       return R;
2247
2248   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2249   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2250     Value *W, *X, *Y, *Z;
2251     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2252         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2253       if (W != Y) {
2254         if (W == Z) {
2255           std::swap(Y, Z);
2256         } else if (Y == X) {
2257           std::swap(W, X);
2258         } else if (X == Z) {
2259           std::swap(Y, Z);
2260           std::swap(W, X);
2261         }
2262       }
2263
2264       if (W == Y) {
2265         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, Z,
2266                                                             LHS->getName()), I);
2267         return BinaryOperator::createMul(W, NewAdd);
2268       }
2269     }
2270   }
2271
2272   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2273     Value *X = 0;
2274     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2275       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2276
2277     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2278     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2279       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2280       if (Anded == CRHS) {
2281         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2282         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2283         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2284
2285         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2286         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2287
2288         // See if the and mask includes all of these bits.
2289         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2290
2291         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2292           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2293           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2294                                                             LHS->getName()), I);
2295           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2296         }
2297       }
2298     }
2299
2300     // Try to fold constant add into select arguments.
2301     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2302       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2303         return R;
2304   }
2305
2306   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2307   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2308   {
2309     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2310     Value *Other = RHS;
2311     if (!CI) {
2312       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2313       Other = LHS;
2314     }
2315     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2316         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2317          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2318         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2319       unsigned AS =
2320         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2321       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2322                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2323       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2324       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2325     }
2326   }
2327   
2328   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2329   {
2330     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2331     Value *Other = RHS;
2332     if (!SI) {
2333       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2334       Other = LHS;
2335     }
2336     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2337       Value *TV = SI->getTrueValue();
2338       Value *FV = SI->getFalseValue();
2339       Value *A, *N;
2340
2341       // Can we fold the add into the argument of the select?
2342       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2343       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2344           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2345         return new SelectInst(SI->getCondition(), N, A);
2346       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2347           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2348         return new SelectInst(SI->getCondition(), A, N);
2349     }
2350   }
2351   
2352   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2353   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2354     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2355       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2356
2357   return Changed ? &I : 0;
2358 }
2359
2360 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2361 // highest order bit set.
2362 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2363   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2364   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2365 }
2366
2367 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2368   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2369
2370   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2371     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2372
2373   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2374   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2375     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2376
2377   if (isa<UndefValue>(Op0))
2378     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2379   if (isa<UndefValue>(Op1))
2380     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2381
2382   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2383     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2384     if (C->isAllOnesValue())
2385       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2386
2387     // C - ~X == X + (1+C)
2388     Value *X = 0;
2389     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2390       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2391
2392     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2393     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2394     if (C->isZero()) {
2395       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2396         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2397           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2398             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2399             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2400                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2401               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2402               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2403                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2404             }
2405           }
2406         }
2407         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2408           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2409             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2410             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2411                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2412               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2413               return BinaryOperator::createLShr(
2414                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2415             }
2416           }
2417         }
2418       }
2419     }
2420
2421     // Try to fold constant sub into select arguments.
2422     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2423       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2424         return R;
2425
2426     if (isa<PHINode>(Op0))
2427       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2428         return NV;
2429   }
2430
2431   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2432     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2433         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2434       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2435         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2436       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2437         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2438       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2439         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2440           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2441           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2442                                            Op1I->getOperand(0));
2443       }
2444     }
2445
2446     if (Op1I->hasOneUse()) {
2447       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2448       // is not used by anyone else...
2449       //
2450       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2451           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2452         // Swap the two operands of the subexpr...
2453         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2454         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2455         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2456
2457         // Create the new top level add instruction...
2458         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2459       }
2460
2461       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2462       //
2463       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2464           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2465         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2466
2467         Value *NewNot =
2468           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2469         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2470       }
2471
2472       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2473       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2474         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2475           if (CSI->isZero())
2476             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2477               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2478                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2479
2480       // X - X*C --> X * (1-C)
2481       ConstantInt *C2 = 0;
2482       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2483         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2484         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2485       }
2486
2487       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2488       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2489         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2490           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2491               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2492             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2493               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2494             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2495               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2496           }
2497     }
2498   }
2499
2500   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2501     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2502       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2503         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2504           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2505         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2506           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2507       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2508         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2509           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2510       }
2511     }
2512
2513   ConstantInt *C1;
2514   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2515     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2516       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2517
2518     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2519     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2520       return BinaryOperator::createMul(X, Subtract(C1, C2));
2521   }
2522   return 0;
2523 }
2524
2525 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2526 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2527 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2528 /// signed.
2529 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2530                            bool &TrueIfSigned) {
2531   switch (pred) {
2532   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2533     TrueIfSigned = true;
2534     return RHS->isZero();
2535   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2536     TrueIfSigned = true;
2537     return RHS->isAllOnesValue();
2538   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2539     TrueIfSigned = false;
2540     return RHS->isAllOnesValue();
2541   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2542     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2543     TrueIfSigned = true;
2544     return RHS->getValue() ==
2545       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2546   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2547     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2548     TrueIfSigned = true;
2549     return RHS->getValue() == 
2550       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2551   default:
2552     return false;
2553   }
2554 }
2555
2556 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2557   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2558   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2559
2560   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2561     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2562
2563   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2564   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2565     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2566
2567       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2568       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2569         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2570           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2571             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2572                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2573
2574       if (CI->isZero())
2575         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2576       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2577         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2578       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2579         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2580
2581       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2582       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2583         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2584                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2585       }
2586     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2587       if (Op1F->isNullValue())
2588         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2589
2590       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2591       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2592       // We need a better interface for long double here.
2593       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2594         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2595           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2596     }
2597     
2598     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2599       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2600           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2601         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2602         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2603                                                      Op1, "tmp");
2604         InsertNewInstBefore(Add, I);
2605         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2606                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2607         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2608         
2609       }
2610
2611     // Try to fold constant mul into select arguments.
2612     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2613       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2614         return R;
2615
2616     if (isa<PHINode>(Op0))
2617       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2618         return NV;
2619   }
2620
2621   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2622     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2623       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2624
2625   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2626   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2627   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2628   // formed.
2629   CastInst *BoolCast = 0;
2630   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2631     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2632       BoolCast = CI;
2633   if (!BoolCast)
2634     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2635       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2636         BoolCast = CI;
2637   if (BoolCast) {
2638     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2639       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2640       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2641       bool TIS = false;
2642       
2643       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2644       // multiply into a shift/and combination.
2645       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2646           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2647           TIS) {
2648         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2649         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2650                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2651         Value *V =
2652           InsertNewInstBefore(
2653             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2654                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2655                                             ".mask"), I);
2656
2657         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2658         // or truncate to the multiply type.
2659         if (I.getType() != V->getType()) {
2660           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2661           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2662           Instruction::CastOps opcode = 
2663             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2664              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2665           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2666         }
2667
2668         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2669         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2670       }
2671     }
2672   }
2673
2674   return Changed ? &I : 0;
2675 }
2676
2677 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2678 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2679 /// used by the visitors to those instructions.
2680 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2681 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2682   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2683
2684   // undef / X -> 0        for integer.
2685   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2686   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2687     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2688       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2689     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2690   }
2691
2692   // X / undef -> undef
2693   if (isa<UndefValue>(Op1))
2694     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2695
2696   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2697   // This does not apply for fdiv.
2698   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2699     // [su]div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in
2700     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2701     // condition of the select with false (if the cond value is in the same BB).
2702     // If the select has uses other than the div, this allows them to be
2703     // simplified also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2704     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2705       if (ST->isNullValue()) {
2706         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2707         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2708           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2709         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2710           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2711         else
2712           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2713         return &I;
2714       }
2715
2716     // Likewise for: [su]div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2717     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))
2718       if (ST->isNullValue()) {
2719         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2720         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2721           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2722         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2723           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2724         else
2725           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2726         return &I;
2727       }
2728   }
2729
2730   return 0;
2731 }
2732
2733 /// This function implements the transforms common to both integer division
2734 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2735 /// division instructions.
2736 /// @brief Common integer divide transforms
2737 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2738   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2739
2740   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2741     return Common;
2742
2743   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2744     // div X, 1 == X
2745     if (RHS->equalsInt(1))
2746       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2747
2748     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2749     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2750       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2751         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2752           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2753             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2754           else 
2755             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2756                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2757         }
2758
2759     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2760       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2761         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2762           return R;
2763       if (isa<PHINode>(Op0))
2764         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2765           return NV;
2766     }
2767   }
2768
2769   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2770   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2771     if (LHS->equalsInt(0))
2772       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2773
2774   return 0;
2775 }
2776
2777 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2778   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2779
2780   // Handle the integer div common cases
2781   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2782     return Common;
2783
2784   // X udiv C^2 -> X >> C
2785   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2786   // if so, convert to a right shift.
2787   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2788     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2789       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2790                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2791   }
2792
2793   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2794   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2795     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2796         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2797       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2798       if (C1.isPowerOf2()) {
2799         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2800         const Type *NTy = N->getType();
2801         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2802           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2803           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2804         }
2805         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2806       }
2807     }
2808   }
2809   
2810   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2811   // where C1&C2 are powers of two.
2812   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2813     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2814       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2815         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2816         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2817           // Compute the shift amounts
2818           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2819           // Construct the "on true" case of the select
2820           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2821           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2822                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2823           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2824   
2825           // Construct the "on false" case of the select
2826           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2827           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2828                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2829           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2830
2831           // construct the select instruction and return it.
2832           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2833         }
2834       }
2835   return 0;
2836 }
2837
2838 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2839   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2840
2841   // Handle the integer div common cases
2842   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2843     return Common;
2844
2845   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2846     // sdiv X, -1 == -X
2847     if (RHS->isAllOnesValue())
2848       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2849
2850     // -X/C -> X/-C
2851     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2852       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2853   }
2854
2855   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2856   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2857   if (I.getType()->isInteger()) {
2858     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2859     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2860       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2861       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2862     }
2863   }      
2864   
2865   return 0;
2866 }
2867
2868 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2869   return commonDivTransforms(I);
2870 }
2871
2872 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2873 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2874 /// is used by the visitors to those instructions.
2875 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2876 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2877   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2878
2879   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2880   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2881     if (LHS->isNullValue())
2882       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2883
2884   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2885     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2886       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2887     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2888   }
2889   if (isa<UndefValue>(Op1))
2890     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2891
2892   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2893   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2894     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2895     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2896     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2897     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2898     // simplified also.
2899     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2900       if (ST->isNullValue()) {
2901         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2902         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2903           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2904         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2905           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2906         else
2907           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2908         return &I;
2909       }
2910     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2911     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2912       if (ST->isNullValue()) {
2913         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2914         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2915           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2916         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2917           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2918         else
2919           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2920         return &I;
2921       }
2922   }
2923
2924   return 0;
2925 }
2926
2927 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2928 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2929 /// remainder instructions.
2930 /// @brief Common integer remainder transforms
2931 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2932   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2933
2934   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2935     return common;
2936
2937   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2938     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2939     if (RHS->equalsInt(0))
2940       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2941     
2942     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2943       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2944
2945     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2946       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2947         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2948           return R;
2949       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2950         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2951           return NV;
2952       }
2953
2954       // See if we can fold away this rem instruction.
2955       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2956       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2957       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2958                                KnownZero, KnownOne))
2959         return &I;
2960     }
2961   }
2962
2963   return 0;
2964 }
2965
2966 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2967   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2968
2969   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2970     return common;
2971   
2972   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2973     // X urem C^2 -> X and C
2974     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2975     // if so, convert to a bitwise and.
2976     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2977       if (C->getValue().isPowerOf2())
2978         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2979   }
2980
2981   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2982     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2983     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2984         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2985       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2986         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2987         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2988                                                                    "tmp"), I);
2989         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2990       }
2991     }
2992   }
2993
2994   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2995   // where C1&C2 are powers of two.
2996   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2997     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2998       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2999         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3000         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3001             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3002           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3003             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3004           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3005             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3006           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3007         }
3008       }
3009   }
3010   
3011   return 0;
3012 }
3013
3014 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3015   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3016
3017   // Handle the integer rem common cases
3018   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3019     return common;
3020   
3021   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3022     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
3023         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
3024       // X % -Y -> X % Y
3025       AddUsesToWorkList(I);
3026       I.setOperand(1, RHSNeg);
3027       return &I;
3028     }
3029  
3030   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3031   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3032   if (I.getType()->isInteger()) {
3033     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3034     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3035       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3036       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
3037     }
3038   }
3039
3040   return 0;
3041 }
3042
3043 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3044   return commonRemTransforms(I);
3045 }
3046
3047 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
3048 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3049   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3050   if (!isSigned)
3051     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
3052   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
3053 }
3054
3055 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
3056 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3057   if (!isSigned)
3058     return C->getValue() == 1; // unsigned
3059     
3060   // Calculate 1111111111000000000000
3061   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3062   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
3063 }
3064
3065 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3066 // constant.
3067 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3068   return CI->getValue().isPowerOf2();
3069 }
3070
3071 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3072 // This is the same as lowones(~X).
3073 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3074   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3075 }
3076
3077 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3078 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3079 ///
3080 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3081 ///
3082 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3083 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3084 ///
3085 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3086 ///   0  A > B
3087 ///   1  A == B
3088 ///   2  A < B
3089 ///
3090 /// <=>  Value  Definition
3091 /// 000     0   Always false
3092 /// 001     1   A >  B
3093 /// 010     2   A == B
3094 /// 011     3   A >= B
3095 /// 100     4   A <  B
3096 /// 101     5   A != B
3097 /// 110     6   A <= B
3098 /// 111     7   Always true
3099 ///  
3100 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3101   switch (ICI->getPredicate()) {
3102     // False -> 0
3103   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3104   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3105   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3106   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3107   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3108   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3109   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3110   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3111   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3112   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3113     // True -> 7
3114   default:
3115     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3116     return 0;
3117   }
3118 }
3119
3120 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3121 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3122 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3123 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3124 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3125   switch (code) {
3126   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3127   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3128   case  1: 
3129     if (sign)
3130       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3131     else
3132       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3133   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3134   case  3: 
3135     if (sign)
3136       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3137     else
3138       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3139   case  4: 
3140     if (sign)
3141       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3142     else
3143       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3144   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3145   case  6: 
3146     if (sign)
3147       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3148     else
3149       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3150   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3151   }
3152 }
3153
3154 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3155   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3156     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3157      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3158     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3159      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3160 }
3161
3162 namespace { 
3163 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3164 struct FoldICmpLogical {
3165   InstCombiner &IC;
3166   Value *LHS, *RHS;
3167   ICmpInst::Predicate pred;
3168   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3169     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3170       pred(ICI->getPredicate()) {}
3171   bool shouldApply(Value *V) const {
3172     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3173       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3174         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3175                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3176     return false;
3177   }
3178   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3179     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3180     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3181       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3182       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3183     }
3184
3185     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3186     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3187     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3188     unsigned Code;
3189     switch (Log.getOpcode()) {
3190     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3191     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3192     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3193     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3194     }
3195
3196     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3197                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3198       
3199     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3200     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3201       return I;
3202     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3203     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3204   }
3205 };
3206 } // end anonymous namespace
3207
3208 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3209 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3210 // guaranteed to be a binary operator.
3211 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3212                                     ConstantInt *OpRHS,
3213                                     ConstantInt *AndRHS,
3214                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3215   Value *X = Op->getOperand(0);
3216   Constant *Together = 0;
3217   if (!Op->isShift())
3218     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3219
3220   switch (Op->getOpcode()) {
3221   case Instruction::Xor:
3222     if (Op->hasOneUse()) {
3223       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3224       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3225       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3226       And->takeName(Op);
3227       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3228     }
3229     break;
3230   case Instruction::Or:
3231     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3232       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3233
3234     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3235       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3236       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3237       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3238       Or->takeName(Op);
3239       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3240     }
3241     break;
3242   case Instruction::Add:
3243     if (Op->hasOneUse()) {
3244       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3245       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3246       // single bit constant.
3247       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3248
3249       // If there is only one bit set...
3250       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3251         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3252         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3253         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3254         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3255
3256         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3257         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3258           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3259           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3260           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3261           // no effect.
3262           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3263             TheAnd.setOperand(0, X);
3264             return &TheAnd;
3265           } else {
3266             // Pull the XOR out of the AND.
3267             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3268             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3269             NewAnd->takeName(Op);
3270             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3271           }
3272         }
3273       }
3274     }
3275     break;
3276
3277   case Instruction::Shl: {
3278     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3279     // the anded constant includes them, clear them now!
3280     //
3281     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3282     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3283     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3284     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3285
3286     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3287     // Masking out bits that the shift already masks
3288       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3289     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3290       TheAnd.setOperand(1, CI);
3291       return &TheAnd;
3292     }
3293     break;
3294   }
3295   case Instruction::LShr:
3296   {
3297     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3298     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3299     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3300     //
3301     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3302     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3303     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3304     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3305
3306     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3307     // Masking out bits that the shift already masks.
3308       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3309     } else if (CI != AndRHS) {
3310       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3311       return &TheAnd;
3312     }
3313     break;
3314   }
3315   case Instruction::AShr:
3316     // Signed shr.
3317     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3318     // with an and.
3319     if (Op->hasOneUse()) {
3320       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3321       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3322       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3323       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3324       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3325         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3326         // Make the argument unsigned.
3327         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3328         ShVal = InsertNewInstBefore(
3329             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3330                                    Op->getName()), TheAnd);
3331         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3332       }
3333     }
3334     break;
3335   }
3336   return 0;
3337 }
3338
3339
3340 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3341 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3342 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3343 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3344 /// insert new instructions.
3345 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3346                                            bool isSigned, bool Inside, 
3347                                            Instruction &IB) {
3348   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3349             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3350          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3351     
3352   if (Inside) {
3353     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3354       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3355
3356     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3357     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3358       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3359         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3360       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3361     }
3362
3363     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3364     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3365     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3366     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3367     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3368     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3369   }
3370
3371   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3372     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3373
3374   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3375   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3376   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3377     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3378         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3379     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3380   }
3381
3382   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3383   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3384   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3385   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3386   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3387   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3388   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3389 }
3390
3391 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3392 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3393 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3394 // not, since all 1s are not contiguous.
3395 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3396   const APInt& V = Val->getValue();
3397   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3398   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3399
3400   // look for the first zero bit after the run of ones
3401   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3402   // look for the first non-zero bit
3403   ME = V.getActiveBits(); 
3404   return true;
3405 }
3406
3407 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3408 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3409 /// the following xforms:
3410 /// 
3411 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3412 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3413 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3414 ///
3415 /// return (A +/- B).
3416 ///
3417 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3418                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3419                                         Instruction &I) {
3420   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3421   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3422       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3423
3424   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3425
3426   switch (LHSI->getOpcode()) {
3427   default: return 0;
3428   case Instruction::And:
3429     if (And(N, Mask) == Mask) {
3430       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3431       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3432            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3433           Mask->getValue().getBitWidth())
3434         break;
3435
3436       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3437       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3438       // is all N is, ignore it.
3439       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3440       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3441         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3442         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3443         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3444           break;
3445       }
3446     }
3447     return 0;
3448   case Instruction::Or:
3449   case Instruction::Xor:
3450     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3451     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3452          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3453         && And(N, Mask)->isZero())
3454       break;
3455     return 0;
3456   }
3457   
3458   Instruction *New;
3459   if (isSub)
3460     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3461   else
3462     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3463   return InsertNewInstBefore(New, I);
3464 }
3465
3466 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3467   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3468   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3469
3470   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3471     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3472
3473   // and X, X = X
3474   if (Op0 == Op1)
3475     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3476
3477   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3478   // purpose is to compute bits we don't care about.
3479   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3480     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3481     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3482     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3483                              KnownZero, KnownOne))
3484       return &I;
3485   } else {
3486     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3487       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3488         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3489     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3490       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3491     }
3492   }
3493   
3494   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3495     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3496     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3497
3498     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3499     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3500       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3501       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3502       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3503       switch (Op0I->getOpcode()) {
3504       case Instruction::Xor:
3505       case Instruction::Or:
3506         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3507         if (Op0I->hasOneUse()) {
3508           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3509             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3510             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3511                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3512             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3513             return BinaryOperator::create(
3514                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3515           }
3516           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3517               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3518             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3519             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3520                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3521             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3522             return BinaryOperator::create(
3523                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3524           }
3525         }
3526
3527         break;
3528       case Instruction::Add:
3529         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3530         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3531         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3532         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3533           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3534         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3535           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3536         break;
3537
3538       case Instruction::Sub:
3539         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3540         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3541         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3542         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3543           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3544         break;
3545       }
3546
3547       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3548         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3549           return Res;
3550     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3551       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3552       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3553       // frequently occurs for bitfield accesses.
3554       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3555         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3556             CastOp->getNumOperands() == 2)
3557           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3558             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3559               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3560               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3561               // This will fold the two constants together, which may allow 
3562               // other simplifications.
3563               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3564                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3565                 CastOp->getName()+".shrunk");
3566               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3567               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3568               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3569               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3570               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3571             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3572               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3573               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3574               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3575               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3576                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3577             }
3578           }
3579       }
3580     }
3581
3582     // Try to fold constant and into select arguments.
3583     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3584       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3585         return R;
3586     if (isa<PHINode>(Op0))
3587       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3588         return NV;
3589   }
3590
3591   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3592   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3593
3594   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3595     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3596
3597   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3598   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3599     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3600                                                I.getName()+".demorgan");
3601     InsertNewInstBefore(Or, I);
3602     return BinaryOperator::createNot(Or);
3603   }
3604   
3605   {
3606     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3607     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3608       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3609         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3610     
3611       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3612       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3613         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3614           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3615       }
3616     }
3617     
3618     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3619       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3620         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3621
3622       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3623       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3624         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3625           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3626       }
3627     }
3628     
3629     if (Op0->hasOneUse() &&
3630         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3631       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3632         I.swapOperands();     // Simplify below
3633         std::swap(Op0, Op1);
3634       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3635         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3636         I.swapOperands();     // Simplify below
3637         std::swap(Op0, Op1);
3638       }
3639     }
3640     if (Op1->hasOneUse() &&
3641         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3642       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3643         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3644         std::swap(A, B);
3645       }
3646       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3647         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3648         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3649         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3650       }
3651     }
3652   }
3653   
3654   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3655     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3656     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3657       return R;
3658
3659     Value *LHSVal, *RHSVal;
3660     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3661     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3662     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3663       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3664         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3665             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3666             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3667             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3668             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3669             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3670             
3671             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3672             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3673              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3674                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3675           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3676           ICmpInst::Predicate GT;
3677           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3678               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3679                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3680             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3681           else
3682             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3683           
3684           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3685           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3686           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3687             std::swap(LHS, RHS);
3688             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3689             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3690           }
3691
3692           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3693           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3694           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3695           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3696           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3697           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3698           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3699
3700           switch (LHSCC) {
3701           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3702           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3703             switch (RHSCC) {
3704             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3705             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3706             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3707             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3708               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3709             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3710             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3711             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3712               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3713             }
3714           case ICmpInst::ICMP_NE:
3715             switch (RHSCC) {
3716             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3717             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3718               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3719                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3720               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3721             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3722               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3723                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3724               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3725             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3726             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3727             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3728               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3729             case ICmpInst::ICMP_NE:
3730               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3731                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3732                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3733                                                       LHSVal->getName()+".off");
3734                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3735                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3736                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3737               }
3738               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3739             }
3740             break;
3741           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3742             switch (RHSCC) {
3743             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3744             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3745             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3746               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3747             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3748               break;
3749             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3750             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3751               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3752             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3753               break;
3754             }
3755             break;
3756           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3757             switch (RHSCC) {
3758             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3759             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3760             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3761               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3762             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3763               break;
3764             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3765             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3766               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3767             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3768               break;
3769             }
3770             break;
3771           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3772             switch (RHSCC) {
3773             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3774             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3775               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3776             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3777               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3778             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3779               break;
3780             case ICmpInst::ICMP_NE:
3781               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3782                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3783               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3784             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3785               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3786                                      true, I);
3787             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3788               break;
3789             }
3790             break;
3791           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3792             switch (RHSCC) {
3793             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3794             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3795             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3796               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3797             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3798               break;
3799             case ICmpInst::ICMP_NE:
3800               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3801                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3802               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3803             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3804               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3805                                      true, I);
3806             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3807               break;
3808             }
3809             break;
3810           }
3811         }
3812   }
3813
3814   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3815   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3816     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3817       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3818         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3819         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3820             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3821             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3822                               I.getType(), TD) &&
3823             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3824                               I.getType(), TD)) {
3825           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3826                                                          Op1C->getOperand(0),
3827                                                          I.getName());
3828           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3829           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3830         }
3831       }
3832     
3833   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3834   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3835     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3836       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3837           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3838           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3839         Instruction *NewOp =
3840           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3841                                                         SI1->getOperand(0),
3842                                                         SI0->getName()), I);
3843         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3844                                       SI1->getOperand(1));
3845       }
3846   }
3847
3848   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3849   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3850     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3851       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3852           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3853         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3854           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3855             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3856             // false.
3857             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3858               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3859             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3860                                 RHS->getOperand(0));
3861           }
3862     }
3863   }
3864       
3865   return Changed ? &I : 0;
3866 }
3867
3868 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3869 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3870 /// yet, fill it in and return false.
3871 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3872   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3873   if (I == 0) return true;
3874
3875   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3876   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3877     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3878            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3879   
3880   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3881   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3882   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3883   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3884     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3885     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3886         8*(ByteValues.size()-1))
3887       return true;
3888     
3889     unsigned DestNo;
3890     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3891       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3892       DestNo = ByteValues.size()-1;
3893     } else {
3894       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3895       DestNo = 0;
3896     }
3897     
3898     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3899     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3900     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3901       return true;
3902     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3903     return false;
3904   }
3905   
3906   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3907   // don't have this.
3908   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3909   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3910   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3911       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3912     return true;
3913   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3914
3915   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3916   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3917       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3918     return true;
3919   
3920   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3921   unsigned DestByte;
3922   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3923     return true;
3924   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3925   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3926     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3927       break;
3928   // Unknown mask for bswap.
3929   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3930   
3931   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3932   unsigned SrcByte;
3933   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3934     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3935   else
3936     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3937   
3938   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3939   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3940     return true;
3941   
3942   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3943   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3944   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3945     return true;
3946   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3947   return false;
3948 }
3949
3950 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3951 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3952 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3953   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3954   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3955     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3956   
3957   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3958   /// defines each byte.
3959   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3960   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3961     
3962   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3963   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3964       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3965     return 0;
3966   
3967   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3968   Value *V = ByteValues[0];
3969   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3970   
3971   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3972   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3973     if (ByteValues[i] != V)
3974       return 0;
3975   const Type *Tys[] = { ITy };
3976   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3977   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3978   return new CallInst(F, V);
3979 }
3980
3981
3982 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3983   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3984   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3985
3986   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3987     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3988
3989   // or X, X = X
3990   if (Op0 == Op1)
3991     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3992
3993   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3994   // purpose is to compute bits we don't care about.
3995   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3996     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3997     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3998     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3999                              KnownZero, KnownOne))
4000       return &I;
4001   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4002     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4003   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4004     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4005       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4006   }
4007     
4008
4009   
4010   // or X, -1 == -1
4011   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4012     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4013     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4014     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4015       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
4016       InsertNewInstBefore(Or, I);
4017       Or->takeName(Op0);
4018       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
4019                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4020     }
4021
4022     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4023     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4024       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
4025       InsertNewInstBefore(Or, I);
4026       Or->takeName(Op0);
4027       return BinaryOperator::createXor(Or,
4028                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4029     }
4030
4031     // Try to fold constant and into select arguments.
4032     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4033       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4034         return R;
4035     if (isa<PHINode>(Op0))
4036       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4037         return NV;
4038   }
4039
4040   Value *A = 0, *B = 0;
4041   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4042
4043   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4044     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4045       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4046   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4047     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4048       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4049
4050   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4051   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4052   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4053       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4054       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4055        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4056     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4057       return BSwap;
4058   }
4059   
4060   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4061   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4062       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4063     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
4064     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4065     NOr->takeName(Op0);
4066     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4067   }
4068
4069   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4070   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4071       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4072     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
4073     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4074     NOr->takeName(Op0);
4075     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4076   }
4077
4078   // (A & C)|(B & D)
4079   Value *C = 0, *D = 0;
4080   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4081       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4082     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4083     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4084     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4085     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4086       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4087       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4088       // replace with V+N.
4089       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4090         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4091             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4092           // Add commutes, try both ways.
4093           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4094             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4095           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4096             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4097         }
4098         // Or commutes, try both ways.
4099         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4100             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4101           // Add commutes, try both ways.
4102           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4103             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4104           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4105             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4106         }
4107       }
4108       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4109     }
4110     
4111     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4112     // terms for V1 & (V2|V3).
4113     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4114       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4115         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4116       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4117         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4118       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4119         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4120       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4121         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4122       
4123       if (V1) {
4124         Value *Or =
4125           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
4126         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
4127       }
4128     }
4129   }
4130   
4131   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4132   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4133     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4134       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4135           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4136           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4137         Instruction *NewOp =
4138         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
4139                                                      SI1->getOperand(0),
4140                                                      SI0->getName()), I);
4141         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4142                                       SI1->getOperand(1));
4143       }
4144   }
4145
4146   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4147     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4148       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4149   } else {
4150     A = 0;
4151   }
4152   // Note, A is still live here!
4153   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4154     if (Op0 == B)
4155       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4156
4157     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4158     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4159       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
4160                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4161       return BinaryOperator::createNot(And);
4162     }
4163   }
4164
4165   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4166   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4167     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4168       return R;
4169
4170     Value *LHSVal, *RHSVal;
4171     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4172     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4173     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4174       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4175         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4176             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4177             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4178             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4179             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4180             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4181             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4182             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4183           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4184           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4185           bool NeedsSwap;
4186           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4187             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4188           else
4189             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4190             
4191           if (NeedsSwap) {
4192             std::swap(LHS, RHS);
4193             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4194             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4195           }
4196
4197           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4198           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4199           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4200           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4201           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4202           // equal.
4203           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4204
4205           switch (LHSCC) {
4206           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4207           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4208             switch (RHSCC) {
4209             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4210             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4211               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4212                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4213                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4214                                                       LHSVal->getName()+".off");
4215                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4216                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4217                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4218               }
4219               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4220             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4221             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4222               break;
4223             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4224             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4225             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4226               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4227             }
4228             break;
4229           case ICmpInst::ICMP_NE:
4230             switch (RHSCC) {
4231             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4232             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4233             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4234             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4235               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4236             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4237             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4238             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4239               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4240             }
4241             break;
4242           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4243             switch (RHSCC) {
4244             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4245             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4246               break;
4247             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4248               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4249               // this can cause overflow.
4250               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4251                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4252               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4253                                      false, I);
4254             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4255               break;
4256             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4257             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4258               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4259             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4260               break;
4261             }
4262             break;
4263           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4264             switch (RHSCC) {
4265             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4266             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4267               break;
4268             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4269               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4270               // this can cause overflow.
4271               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4272                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4273               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4274                                      false, I);
4275             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4276               break;
4277             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4278             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4279               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4280             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4281               break;
4282             }
4283             break;
4284           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4285             switch (RHSCC) {
4286             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4287             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4288             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4289               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4290             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4291               break;
4292             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4293             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4294               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4295             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4296               break;
4297             }
4298             break;
4299           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4300             switch (RHSCC) {
4301             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4302             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4303             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4304               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4305             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4306               break;
4307             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4308             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4309               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4310             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4311               break;
4312             }
4313             break;
4314           }
4315         }
4316   }
4317     
4318   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4319   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4320     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4321       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4322         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4323         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4324             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4325             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4326                               I.getType(), TD) &&
4327             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4328                               I.getType(), TD)) {
4329           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4330                                                         Op1C->getOperand(0),
4331                                                         I.getName());
4332           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4333           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4334         }
4335       }
4336   }
4337   
4338     
4339   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4340   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4341     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4342       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4343           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4344           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4345         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4346           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4347             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4348             // true.
4349             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4350               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4351             
4352             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4353             // rest.
4354             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4355                                 RHS->getOperand(0));
4356           }
4357     }
4358   }
4359
4360   return Changed ? &I : 0;
4361 }
4362
4363 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4364 struct XorSelf {
4365   Value *RHS;
4366   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4367   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4368   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4369     return &Xor;
4370   }
4371 };
4372
4373
4374 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4375   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4376   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4377
4378   if (isa<UndefValue>(Op1))
4379     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4380
4381   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4382   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4383     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4384     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4385   }
4386   
4387   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4388   // purpose is to compute bits we don't care about.
4389   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4390     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4391     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4392     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4393                              KnownZero, KnownOne))
4394       return &I;
4395   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4396     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4397   }
4398
4399   // Is this a ~ operation?
4400   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4401     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4402     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4403     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4404       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4405           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4406         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4407         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4408           Instruction *NotY =
4409             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4410                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4411           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4412           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4413             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4414           else
4415             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4416         }
4417       }
4418     }
4419   }
4420   
4421   
4422   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4423     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4424     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4425       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4426         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4427                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4428
4429       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4430         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4431                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4432     }
4433
4434     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4435       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4436       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4437         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4438           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4439           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4440                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4441           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4442         }
4443           
4444       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4445         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4446           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4447           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4448             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4449             return BinaryOperator::createSub(
4450                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4451                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4452                                           Op0I->getOperand(0));
4453           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4454             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4455             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4456             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4457
4458           }
4459         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4460           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4461           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4462             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4463             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4464             // NewRHS.
4465             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4466             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4467                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4468             AddToWorkList(Op0I);
4469             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4470             I.setOperand(1, NewRHS);
4471             return &I;
4472           }
4473         }
4474       }
4475     }
4476
4477     // Try to fold constant and into select arguments.
4478     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4479       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4480         return R;
4481     if (isa<PHINode>(Op0))
4482       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4483         return NV;
4484   }
4485
4486   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4487     if (X == Op1)
4488       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4489
4490   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4491     if (X == Op0)
4492       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4493
4494   
4495   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4496   if (Op1I) {
4497     Value *A, *B;
4498     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4499       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4500         Op1I->swapOperands();
4501         I.swapOperands();
4502         std::swap(Op0, Op1);
4503       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4504         I.swapOperands();     // Simplified below.
4505         std::swap(Op0, Op1);
4506       }
4507     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4508       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4509         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4510       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4511         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4512     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4513       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4514         Op1I->swapOperands();
4515         std::swap(A, B);
4516       }
4517       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4518         I.swapOperands();     // Simplified below.
4519         std::swap(Op0, Op1);
4520       }
4521     }
4522   }
4523   
4524   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4525   if (Op0I) {
4526     Value *A, *B;
4527     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4528       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4529         std::swap(A, B);
4530       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4531         Instruction *NotB =
4532           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4533         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4534       }
4535     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4536       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4537         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4538       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4539         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4540     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4541       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4542         std::swap(A, B);
4543       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4544           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4545         Instruction *N =
4546           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4547         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4548       }
4549     }
4550   }
4551   
4552   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4553   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4554       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4555       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4556       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4557     Instruction *NewOp =
4558       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4559                                                     Op1I->getOperand(0),
4560                                                     Op0I->getName()), I);
4561     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4562                                   Op1I->getOperand(1));
4563   }
4564     
4565   if (Op0I && Op1I) {
4566     Value *A, *B, *C, *D;
4567     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4568     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4569         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4570       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4571         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4572     }
4573     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4574     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4575         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4576       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4577         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4578     }
4579     
4580     // (A & B)^(C & D)
4581     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4582         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4583         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4584       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4585       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4586       if (A == C)
4587         X = A, Y = B, Z = D;
4588       else if (A == D)
4589         X = A, Y = B, Z = C;
4590       else if (B == C)
4591         X = B, Y = A, Z = D;
4592       else if (B == D)
4593         X = B, Y = A, Z = C;
4594       
4595       if (X) {
4596         Instruction *NewOp =
4597         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4598         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4599       }
4600     }
4601   }
4602     
4603   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4604   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4605     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4606       return R;
4607
4608   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4609   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4610     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4611       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4612         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4613         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4614             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4615             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4616                               I.getType(), TD) &&
4617             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4618                               I.getType(), TD)) {
4619           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4620                                                          Op1C->getOperand(0),
4621                                                          I.getName());
4622           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4623           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4624         }
4625       }
4626   }
4627   return Changed ? &I : 0;
4628 }
4629
4630 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4631 /// overflowed for this type.
4632 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4633                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4634   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4635
4636   if (IsSigned)
4637     if (In2->getValue().isNegative())
4638       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4639     else
4640       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4641   else
4642     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4643 }
4644
4645 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4646 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4647 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4648 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4649   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4650   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4651   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4652   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4653
4654   // Build a mask for high order bits.
4655   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4656   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4657
4658   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4659     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4660     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4661     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4662       if (OpC->isZero()) continue;
4663       
4664       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4665       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4666         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4667         
4668         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4669           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4670         else
4671           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4672                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4673                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4674                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4675         continue;
4676       }
4677       
4678       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4679       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4680       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4681       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4682         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4683       else {
4684         // Emit an add instruction.
4685         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4686            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4687                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4688       }
4689       continue;
4690     }
4691     // Convert to correct type.
4692     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4693       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4694         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4695       else
4696         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4697                                                  Op->getName()+".c"), I);
4698     }
4699     if (Size != 1) {
4700       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4701       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4702         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4703       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4704         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4705                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4706     }
4707
4708     // Emit an add instruction.
4709     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4710       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4711                                     cast<Constant>(Result));
4712     else
4713       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4714                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4715   }
4716   return Result;
4717 }
4718
4719 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4720 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4721 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4722                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4723                                        Instruction &I) {
4724   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4725
4726   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4727     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4728       RHS = CI->getOperand(0);
4729
4730   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4731   if (PtrBase == RHS) {
4732     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4733     // This transformation is valid because we know pointers can't overflow.
4734     Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4735     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4736                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4737   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4738     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4739     // compare the base pointer.
4740     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4741       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4742       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4743                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4744       if (IndicesTheSame)
4745         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4746           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4747             IndicesTheSame = false;
4748             break;
4749           }
4750
4751       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4752       if (IndicesTheSame)
4753         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4754                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4755
4756       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4757       // different, bail out.
4758       return 0;
4759     }
4760
4761     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4762     bool AllZeros = true;
4763     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4764       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4765           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4766         AllZeros = false;
4767         break;
4768       }
4769     if (AllZeros)
4770       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4771                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4772
4773     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4774     AllZeros = true;
4775     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4776       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4777           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4778         AllZeros = false;
4779         break;
4780       }
4781     if (AllZeros)
4782       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4783
4784     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4785       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4786       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4787       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4788       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4789         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4790           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4791                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4792             // Irreconcilable differences.
4793             NumDifferences = 2;
4794             break;
4795           } else {
4796             if (NumDifferences++) break;
4797             DiffOperand = i;
4798           }
4799         }
4800
4801       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4802         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4803                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4804                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4805
4806       else if (NumDifferences == 1) {
4807         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4808         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4809         // Make sure we do a signed comparison here.
4810         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4811       }
4812     }
4813
4814     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4815     // the result to fold to a constant!
4816     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4817         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4818       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4819       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4820       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4821       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4822     }
4823   }
4824   return 0;
4825 }
4826
4827 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4828   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4829   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4830
4831   // Fold trivial predicates.
4832   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4833     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4834   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4835     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4836   
4837   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4838   if (Op0 == Op1) {
4839     switch (I.getPredicate()) {
4840     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4841     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4842     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4843     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4844       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4845     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4846     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4847     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4848       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4849       
4850     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4851     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4852     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4853     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4854       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4855       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4856       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4857       return &I;
4858       
4859     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4860     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4861     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4862     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4863       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4864       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4865       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4866       return &I;
4867     }
4868   }
4869     
4870   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4871     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4872
4873   // Handle fcmp with constant RHS
4874   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4875     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4876       switch (LHSI->getOpcode()) {
4877       case Instruction::PHI:
4878         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4879           return NV;
4880         break;
4881       case Instruction::Select:
4882         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4883         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4884         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4885         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4886         if (LHSI->hasOneUse()) {
4887           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4888             // Fold the known value into the constant operand.
4889             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4890             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4891             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4892                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4893                                                       I.getName()), I);
4894           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4895             // Fold the known value into the constant operand.
4896             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4897             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4898             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4899                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4900                                                       I.getName()), I);
4901           }
4902         }
4903
4904         if (Op1)
4905           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4906         break;
4907       }
4908   }
4909
4910   return Changed ? &I : 0;
4911 }
4912
4913 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4914   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4915   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4916   const Type *Ty = Op0->getType();
4917
4918   // icmp X, X
4919   if (Op0 == Op1)
4920     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4921                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4922
4923   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4924     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4925   
4926   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4927   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4928   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4929        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4930       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4931        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4932     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4933                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4934
4935   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4936   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4937     switch (I.getPredicate()) {
4938     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4939     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4940       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4941       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4942       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4943     }
4944     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4945       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4946
4947     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4948     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4949       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4950       // FALL THROUGH
4951     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4952     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4953       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4954       InsertNewInstBefore(Not, I);
4955       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4956     }
4957     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4958     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4959       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4960       // FALL THROUGH
4961     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4962     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4963       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4964       InsertNewInstBefore(Not, I);
4965       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4966     }
4967     }
4968   }
4969
4970   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4971   // can be folded into the comparison.
4972   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4973       Value *A, *B;
4974     
4975     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
4976     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
4977         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4978       // (icmp cond A B) if cond is equality
4979       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
4980     }
4981     
4982     switch (I.getPredicate()) {
4983     default: break;
4984     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4985       if (CI->isMinValue(false))
4986         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4987       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4988         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4989       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4990         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4991       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4992       if (CI->isMinValue(true))
4993         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4994                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4995           
4996       break;
4997
4998     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4999       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
5000         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5001       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
5002         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5003       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
5004         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5005       break;
5006
5007     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5008       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
5009         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5010       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
5011         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5012       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
5013         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5014         
5015       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5016       if (CI->isMaxValue(true))
5017         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5018                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5019       break;
5020
5021     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5022       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
5023         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5024       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
5025         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5026       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
5027         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5028       break;
5029
5030     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5031       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5032         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5033       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
5034         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5035       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
5036         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5037       break;
5038
5039     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5040       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5041         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5042       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
5043         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5044       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
5045         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5046       break;
5047
5048     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5049       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5050         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5051       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
5052         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5053       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5054         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5055       break;
5056
5057     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5058       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5059         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5060       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5061         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5062       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5063         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5064       break;
5065     }
5066
5067     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5068     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5069     // already been handled above, this requires little checking.
5070     //
5071     switch (I.getPredicate()) {
5072     default: break;
5073     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
5074       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5075     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5076       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5077     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5078       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5079     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5080       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5081     }
5082     
5083     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5084     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
5085     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5086     
5087     bool UnusedBit;
5088     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5089     
5090     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5091     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5092     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5093                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5094                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5095                              KnownZero, KnownOne, 0))
5096       return &I;
5097         
5098     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5099     // in.
5100     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
5101       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5102       // EQ and NE we use unsigned values.
5103       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5104       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
5105       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5106         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5107                                                Max);
5108       } else {
5109         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5110                                                  Max);
5111       }
5112       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5113       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5114       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5115         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5116           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5117         break;
5118       case ICmpInst::ICMP_NE:
5119         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5120           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5121         break;
5122       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5123         if (Max.ult(RHSVal))
5124           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5125         if (Min.uge(RHSVal))
5126           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5127         break;
5128       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5129         if (Min.ugt(RHSVal))
5130           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5131         if (Max.ule(RHSVal))
5132           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5133         break;
5134       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5135         if (Max.slt(RHSVal))
5136           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5137         if (Min.sgt(RHSVal))
5138           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5139         break;
5140       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5141         if (Min.sgt(RHSVal))
5142           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5143         if (Max.sle(RHSVal))
5144           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5145         break;
5146       }
5147     }
5148           
5149     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5150     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5151     // instruction can be folded into the icmp 
5152     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5153       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5154         return Res;
5155   }
5156
5157   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5158   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5159     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5160       switch (LHSI->getOpcode()) {
5161       case Instruction::GetElementPtr:
5162         if (RHSC->isNullValue()) {
5163           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5164           bool isAllZeros = true;
5165           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5166             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5167                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5168               isAllZeros = false;
5169               break;
5170             }
5171           if (isAllZeros)
5172             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5173                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5174         }
5175         break;
5176
5177       case Instruction::PHI:
5178         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5179           return NV;
5180         break;
5181       case Instruction::Select: {
5182         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5183         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5184         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5185         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5186         if (LHSI->hasOneUse()) {
5187           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5188             // Fold the known value into the constant operand.
5189             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5190             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5191             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5192                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5193                                                    I.getName()), I);
5194           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5195             // Fold the known value into the constant operand.
5196             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5197             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5198             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5199                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5200                                                    I.getName()), I);
5201           }
5202         }
5203
5204         if (Op1)
5205           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5206         break;
5207       }
5208       case Instruction::Malloc:
5209         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5210         // can assume it is successful and remove the malloc.
5211         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5212           AddToWorkList(LHSI);
5213           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5214                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5215         }
5216         break;
5217       }
5218   }
5219
5220   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5221   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5222     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5223       return NI;
5224   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5225     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5226                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5227       return NI;
5228
5229   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5230   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5231   // now.
5232   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5233     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5234         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5235       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5236       // operand, where it can often be eliminated completely.
5237       Op0 = CI->getOperand(0);
5238
5239       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5240       // so eliminate it as well.
5241       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5242         Op1 = CI2->getOperand(0);
5243
5244       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5245       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5246         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5247           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5248         } else {
5249           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5250           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5251         }
5252       }
5253       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5254     }
5255   }
5256   
5257   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5258     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5259     // This comes up when you have code like
5260     //   int X = A < B;
5261     //   if (X) ...
5262     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5263     // with a constant or another cast from the same type.
5264     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5265       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5266         return R;
5267   }
5268   
5269   if (I.isEquality()) {
5270     Value *A, *B, *C, *D;
5271     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5272       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5273         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5274         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5275                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5276       }
5277
5278       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5279         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5280         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5281           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5282             if (Op1->hasOneUse()) {
5283               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5284               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5285               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5286                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5287             }
5288         
5289         // A^B == A^D -> B == D
5290         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5291         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5292         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5293         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5294       }
5295     }
5296     
5297     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5298         (A == Op0 || B == Op0)) {
5299       // A == (A^B)  ->  B == 0
5300       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5301       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5302                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5303     }
5304     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5305       // (A-B) == A  ->  B == 0
5306       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5307                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5308     }
5309     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5310       // A == (A-B)  ->  B == 0
5311       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5312                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5313     }
5314     
5315     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5316     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5317         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5318         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5319       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5320       
5321       if (A == C) {
5322         X = B; Y = D; Z = A;
5323       } else if (A == D) {
5324         X = B; Y = C; Z = A;
5325       } else if (B == C) {
5326         X = A; Y = D; Z = B;
5327       } else if (B == D) {
5328         X = A; Y = C; Z = B;
5329       }
5330       
5331       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5332         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5333         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5334         I.setOperand(0, Op1);
5335         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5336         return &I;
5337       }
5338     }
5339   }
5340   return Changed ? &I : 0;
5341 }
5342
5343
5344 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5345 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5346 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5347                                           ConstantInt *DivRHS) {
5348   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5349   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5350   
5351   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5352   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5353   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5354   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5355   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5356   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5357   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5358   // if it finds it. 
5359   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5360   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5361     return 0;
5362   if (DivRHS->isZero())
5363     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5364
5365   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5366   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5367   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5368   // instead of computing a divide. 
5369   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5370
5371   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5372   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5373   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5374   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5375                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5376
5377   // Get the ICmp opcode
5378   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5379
5380   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5381   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5382   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5383   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5384   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5385   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5386   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5387   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5388   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5389   
5390   
5391   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5392     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5393     LoBound = Prod;
5394     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5395     if (!HiOverflow)
5396       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5397   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5398     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5399       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5400       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5401       HiBound = DivRHS;
5402     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5403       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5404       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5405       if (!HiOverflow)
5406         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5407     } else {                       // (X / pos) op neg
5408       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5409       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5410       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5411                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5412       HiBound = AddOne(Prod);
5413       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5414     }
5415   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5416     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5417       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5418       LoBound = AddOne(DivRHS);
5419       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5420       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5421         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5422         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5423       }
5424     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5425       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5426       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5427       if (!LoOverflow)
5428         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5429       HiBound = AddOne(Prod);
5430     } else {                       // (X / neg) op neg
5431       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5432       LoBound = Prod;
5433       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5434       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5435     }
5436     
5437     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5438     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5439   }
5440
5441   Value *X = DivI->getOperand(0);
5442   switch (Pred) {
5443   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5444   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5445     if (LoOverflow && HiOverflow)
5446       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5447     else if (HiOverflow)
5448       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5449                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5450     else if (LoOverflow)
5451       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5452                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5453     else
5454       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5455   case ICmpInst::ICMP_NE:
5456     if (LoOverflow && HiOverflow)
5457       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5458     else if (HiOverflow)
5459       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5460                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5461     else if (LoOverflow)
5462       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5463                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5464     else
5465       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5466   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5467   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5468     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5469       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5470     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5471       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5472     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5473   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5474   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5475     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5476       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5477     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5478       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5479     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5480       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5481     else
5482       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5483   }
5484 }
5485
5486
5487 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5488 ///
5489 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5490                                                           Instruction *LHSI,
5491                                                           ConstantInt *RHS) {
5492   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5493   
5494   switch (LHSI->getOpcode()) {
5495   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5496     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5497       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5498       // fold the xor.
5499       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5500           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5501         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5502         
5503         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5504         // the operation, just stop using the Xor.
5505         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5506           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5507           AddToWorkList(LHSI);
5508           return &ICI;
5509         }
5510         
5511         // Was the old condition true if the operand is positive?
5512         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5513         
5514         // If so, the new one isn't.
5515         isTrueIfPositive ^= true;
5516         
5517         if (isTrueIfPositive)
5518           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5519         else
5520           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5521       }
5522     }
5523     break;
5524   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5525     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5526         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5527       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5528       
5529       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5530       // and/compare to be the input width without changing the value
5531       // produced, eliminating a cast.
5532       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5533         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5534         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5535         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5536         // bit would not work.
5537         if (Cast->hasOneUse() &&
5538             (ICI.isEquality() ||
5539              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5540           uint32_t BitWidth = 
5541             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5542           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5543           NewCST.zext(BitWidth);
5544           APInt NewCI = RHSV;
5545           NewCI.zext(BitWidth);
5546           Instruction *NewAnd = 
5547             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5548                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5549           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5550           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5551                               ConstantInt::get(NewCI));
5552         }
5553       }
5554       
5555       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5556       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5557       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5558       // access.
5559       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5560       if (Shift && !Shift->isShift())
5561         Shift = 0;
5562       
5563       ConstantInt *ShAmt;
5564       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5565       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5566       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5567       
5568       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5569       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5570       // rights, as they sign-extend.
5571       if (ShAmt) {
5572         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5573         if (!CanFold) {
5574           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5575           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5576           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5577           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5578           
5579           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5580           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5581                AndCST->getValue()) == 0)
5582             CanFold = true;
5583         }
5584         
5585         if (CanFold) {
5586           Constant *NewCst;
5587           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5588             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5589           else
5590             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5591           
5592           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5593           // compared.
5594           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5595             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5596             // As a special case, check to see if this means that the
5597             // result is always true or false now.
5598             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5599               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5600             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5601               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5602           } else {
5603             ICI.setOperand(1, NewCst);
5604             Constant *NewAndCST;
5605             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5606               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5607             else
5608               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5609             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5610             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5611             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5612             AddUsesToWorkList(ICI);
5613             return &ICI;
5614           }
5615         }
5616       }
5617       
5618       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5619       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5620       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5621       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5622           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5623           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5624         // Compute C << Y.
5625         Value *NS;
5626         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5627           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5628                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5629         } else {
5630           // Insert a logical shift.
5631           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5632                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5633         }
5634         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5635         
5636         // Compute X & (C << Y).
5637         Instruction *NewAnd = 
5638           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5639         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5640         
5641         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5642         return &ICI;
5643       }
5644     }
5645     break;
5646     
5647   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5648     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5649     if (!ShAmt) break;
5650     
5651     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5652     
5653     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5654     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5655     // simplified.
5656     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5657       break;
5658     
5659     if (ICI.isEquality()) {
5660       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5661       // comparison cannot succeed.
5662       Constant *Comp =
5663         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5664       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5665         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5666         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5667         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5668       }
5669       
5670       if (LHSI->hasOneUse()) {
5671         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5672         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5673         Constant *Mask =
5674           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5675         
5676         Instruction *AndI =
5677           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5678                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5679         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5680         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5681                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5682       }
5683     }
5684     
5685     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5686     bool TrueIfSigned = false;
5687     if (LHSI->hasOneUse() &&
5688         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5689       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5690       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5691                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5692       Instruction *AndI =
5693         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5694                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5695       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5696       
5697       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5698                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5699     }
5700     break;
5701   }
5702     
5703   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5704   case Instruction::AShr: {
5705     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5706     if (!ShAmt) break;
5707
5708     if (ICI.isEquality()) {
5709       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5710       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5711       // simplified.
5712       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5713       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5714         break;
5715       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5716       
5717       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5718       // comparison cannot succeed.
5719       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5720       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5721         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5722       else
5723         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5724       
5725       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5726         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5727         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5728         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5729       }
5730       
5731       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5732         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5733         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5734         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5735         
5736         Instruction *AndI =
5737           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5738                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5739         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5740         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5741                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5742       }
5743     }
5744     break;
5745   }
5746     
5747   case Instruction::SDiv:
5748   case Instruction::UDiv:
5749     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5750     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5751     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5752     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5753     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5754     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5755     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5756       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5757                                           DivRHS))
5758         return R;
5759     break;
5760
5761   case Instruction::Add:
5762     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
5763
5764     if (!ICI.isEquality()) {
5765       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5766       if (!LHSC) break;
5767       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
5768
5769       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
5770                             .subtract(LHSV);
5771
5772       if (ICI.isSignedPredicate()) {
5773         if (CR.getLower().isSignBit()) {
5774           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
5775                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
5776         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
5777           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
5778                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
5779         }
5780       } else {
5781         if (CR.getLower().isMinValue()) {
5782           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
5783                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
5784         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
5785           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
5786                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
5787         }
5788       }
5789     }
5790     break;
5791   }
5792   
5793   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5794   if (ICI.isEquality()) {
5795     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5796     
5797     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5798     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5799     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5800       switch (BO->getOpcode()) {
5801       case Instruction::SRem:
5802         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5803         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5804           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5805           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5806             Instruction *NewRem =
5807               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5808                                          BO->getName());
5809             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5810             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5811                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5812           }
5813         }
5814         break;
5815       case Instruction::Add:
5816         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5817         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5818           if (BO->hasOneUse())
5819             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5820                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5821         } else if (RHSV == 0) {
5822           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5823           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5824           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5825           
5826           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5827             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5828           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5829             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5830           else if (BO->hasOneUse()) {
5831             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5832             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5833             Neg->takeName(BO);
5834             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5835           }
5836         }
5837         break;
5838       case Instruction::Xor:
5839         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5840         // the explicit xor.
5841         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5842           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5843                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5844         
5845         // FALLTHROUGH
5846       case Instruction::Sub:
5847         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5848         if (RHSV == 0)
5849           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5850                               BO->getOperand(1));
5851         break;
5852         
5853       case Instruction::Or:
5854         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5855         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5856         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5857           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5858           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5859             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5860                                                              isICMP_NE));
5861         }
5862         break;
5863         
5864       case Instruction::And:
5865         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5866           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5867           // comparison can never succeed!
5868           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5869             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5870                                                              isICMP_NE));
5871           
5872           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5873           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5874             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5875                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5876                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5877           
5878           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5879           if (isSignBit(BOC)) {
5880             Value *X = BO->getOperand(0);
5881             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5882             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5883               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5884             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5885           }
5886           
5887           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5888           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5889             Value *X = BO->getOperand(0);
5890             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5891             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5892               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5893             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5894           }
5895         }
5896       default: break;
5897       }
5898     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5899       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5900       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5901         AddToWorkList(II);
5902         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5903         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5904         return &ICI;
5905       }
5906     }
5907   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5908             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5909             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5910     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5911       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5912       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5913       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5914       if (SrcTy->isInteger() && 
5915           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5916         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5917         // smaller constant values.
5918         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5919           // X u< 128 => X s> -1
5920           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5921                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5922         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5923                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5924           // X u> 127 => X s< 0
5925           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5926                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5927         }
5928       }
5929     }
5930   }
5931   return 0;
5932 }
5933
5934 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5935 /// We only handle extending casts so far.
5936 ///
5937 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5938   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5939   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5940   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5941   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5942   Value *RHSCIOp;
5943
5944   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5945   // integer type is the same size as the pointer type.
5946   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5947       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5948          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5949     Value *RHSOp = 0;
5950     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5951       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5952     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5953       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5954       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5955       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5956         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
5957     }
5958
5959     if (RHSOp)
5960       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5961   }
5962   
5963   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5964   // Enforce this.
5965   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5966       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5967     return 0;
5968
5969   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5970   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5971
5972   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5973     // Not an extension from the same type?
5974     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5975     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5976       return 0;
5977     
5978     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
5979     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5980     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5981       return 0;
5982
5983     // Deal with equality cases early.
5984     if (ICI.isEquality())
5985       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5986
5987     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
5988     // signed comparison.
5989     if (isSignedCmp && isSignedExt)
5990       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5991
5992     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
5993     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5994   }
5995
5996   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5997   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5998   if (!CI)
5999     return 0;
6000
6001   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6002   // reextended to DestTy.
6003   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6004   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6005
6006   // If the re-extended constant didn't change...
6007   if (Res2 == CI) {
6008     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6009     // For example, we might have:
6010     //    %A = sext short %X to uint
6011     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6012     // It is incorrect to transform this into 
6013     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6014     // because %A may have negative value. 
6015     //
6016     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
6017     // OR operation is EQ/NE.
6018     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
6019       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6020     else
6021       return 0;
6022   }
6023
6024   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6025   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6026
6027   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6028   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6029   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6030     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6031   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6032     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6033
6034   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6035   // should have been folded away previously and not enter in here.
6036   Value *Result;
6037   if (isSignedCmp) {
6038     // We're performing a signed comparison.
6039     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6040       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6041     else
6042       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6043   } else {
6044     // We're performing an unsigned comparison.
6045     if (isSignedExt) {
6046       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6047       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6048       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6049       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6050                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6051     } else {
6052       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6053       Result = ConstantInt::getTrue();
6054     }
6055   }
6056
6057   // Finally, return the value computed.
6058   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6059       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6060     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6061   } else {
6062     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6063             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6064            "ICmp should be folded!");
6065     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6066       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6067     else
6068       return BinaryOperator::createNot(Result);
6069   }
6070 }
6071
6072 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6073   return commonShiftTransforms(I);
6074 }
6075
6076 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6077   return commonShiftTransforms(I);
6078 }
6079
6080 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6081   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6082     return R;
6083   
6084   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6085   
6086   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6087   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6088     if (CSI->isAllOnesValue())
6089       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6090   
6091   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6092   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
6093                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6094     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
6095   
6096   return 0;
6097 }
6098
6099 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6100   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6101   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6102
6103   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6104   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6105   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6106       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6107     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6108   
6109   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6110     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6111       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6112     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6113       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6114   }
6115   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6116     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6117       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6118     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6119       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6120   }
6121
6122   // Try to fold constant and into select arguments.
6123   if (isa<Constant>(Op0))
6124     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6125       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6126         return R;
6127
6128   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6129     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6130       return Res;
6131   return 0;
6132 }
6133
6134 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6135                                                BinaryOperator &I) {
6136   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6137
6138   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6139   // purpose is to compute bits we don't care about.
6140   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6141   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6142   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6143                            KnownZero, KnownOne))
6144     return &I;
6145   
6146   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6147   // of a signed value.
6148   //
6149   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6150     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6151       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6152     else {
6153       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6154       return &I;
6155     }
6156   }
6157   
6158   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6159   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6160     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6161       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6162         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
6163                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6164   
6165   // Try to fold constant and into select arguments.
6166   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6167     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6168       return R;
6169   if (isa<PHINode>(Op0))
6170     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6171       return NV;
6172   
6173   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6174   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6175     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6176     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6177     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6178     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6179     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6180     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6181     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6182         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6183       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6184       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6185       Instruction *NSh = BinaryOperator::create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6186                                                 I.getName());
6187       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6188
6189       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6190       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6191       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6192       // other xforms later if dead.
6193       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6194       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6195       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6196       
6197       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6198       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6199       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6200       // mask as appropriate.
6201       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6202         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6203       else {
6204         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6205         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6206       }
6207
6208       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6209                                                    TI->getName());
6210       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6211
6212       // Return the value truncated to the interesting size.
6213       return new TruncInst(And, I.getType());
6214     }
6215   }
6216   
6217   if (Op0->hasOneUse()) {
6218     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6219       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6220       Value *V1, *V2;
6221       ConstantInt *CC;
6222       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6223         default: break;
6224         case Instruction::Add:
6225         case Instruction::And:
6226         case Instruction::Or:
6227         case Instruction::Xor: {
6228           // These operators commute.
6229           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6230           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6231               match(Op0BO->getOperand(1),
6232                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6233             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6234                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6235                                             Op0BO->getName());
6236             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6237             Instruction *X = 
6238               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6239                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6240             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6241             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6242             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6243                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6244           }
6245           
6246           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6247           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6248           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6249               match(Op0BOOp1, 
6250                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6251               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6252               V2 == Op1) {
6253             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6254                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6255                                                      Op0BO->getName());
6256             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6257             Instruction *XM =
6258               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6259                                         V1->getName()+".mask");
6260             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6261             
6262             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6263           }
6264         }
6265           
6266         // FALL THROUGH.
6267         case Instruction::Sub: {
6268           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6269           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6270               match(Op0BO->getOperand(0),
6271                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6272             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6273                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6274                                                      Op0BO->getName());
6275             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6276             Instruction *X =
6277               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6278                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6279             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6280             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6281             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6282                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6283           }
6284           
6285           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6286           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6287               match(Op0BO->getOperand(0),
6288                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6289                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6290               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6291                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6292             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6293                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6294                                                      Op0BO->getName());
6295             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6296             Instruction *XM =
6297               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6298                                         V1->getName()+".mask");
6299             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6300             
6301             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6302           }
6303           
6304           break;
6305         }
6306       }
6307       
6308       
6309       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6310       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6311       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6312         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6313         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6314         
6315         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6316           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6317           case Instruction::Add:
6318             isValid = isLeftShift;
6319             break;
6320           case Instruction::Or:
6321           case Instruction::Xor:
6322             highBitSet = false;
6323             break;
6324           case Instruction::And:
6325             highBitSet = true;
6326             break;
6327         }
6328         
6329         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6330         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6331         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6332         // the constant which would cause it to be modified for this
6333         // operation.
6334         //
6335         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6336           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6337         
6338         if (isValid) {
6339           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6340           
6341           Instruction *NewShift =
6342             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6343           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6344           NewShift->takeName(Op0BO);
6345           
6346           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6347                                         NewRHS);
6348         }
6349       }
6350     }
6351   }
6352   
6353   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6354   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6355   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6356     ShiftOp = 0;
6357   
6358   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6359     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6360     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6361     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6362     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6363     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6364     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6365     
6366     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6367     if (AmtSum > TypeBits)
6368       AmtSum = TypeBits;
6369     
6370     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6371     
6372     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6373     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6374       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6375                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6376     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6377                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6378       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6379       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6380     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6381                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6382       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6383       Instruction *Shift =
6384         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6385       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6386
6387       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6388       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6389     }
6390     
6391     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6392     // right.  See if the amounts are equal.
6393     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6394       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6395       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6396         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6397         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6398       }
6399       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6400       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6401         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6402         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6403       }
6404       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6405       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6406       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6407       // generators.
6408       const Type *SExtType = 0;
6409       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6410       case 1  :
6411       case 8  :
6412       case 16 :
6413       case 32 :
6414       case 64 :
6415       case 128:
6416         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6417         break;
6418       default: break;
6419       }
6420       if (SExtType) {
6421         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6422         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6423         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6424       }
6425       // Otherwise, we can't handle it yet.
6426     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6427       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6428       
6429       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6430       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6431         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6432                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6433         Instruction *Shift =
6434           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6435         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6436         
6437         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6438         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6439       }
6440       
6441       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6442       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6443         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6444         Instruction *Shift =
6445           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6446         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6447         
6448         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6449         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6450       }
6451       
6452       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6453     } else {
6454       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6455       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6456
6457       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6458       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6459         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6460                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6461         Instruction *Shift =
6462           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6463                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6464         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6465         
6466         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6467         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6468       }
6469       
6470       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6471       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6472         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6473         Instruction *Shift =
6474           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6475         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6476         
6477         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6478         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6479       }
6480       
6481       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6482     }
6483   }
6484   return 0;
6485 }
6486
6487
6488 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6489 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6490 /// X*Scale+Offset.
6491 ///
6492 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6493                                         int &Offset) {
6494   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6495   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6496     Offset = CI->getZExtValue();
6497     Scale  = 0;
6498     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6499   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6500     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6501       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6502         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6503         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6504         Offset = 0;
6505         return I->getOperand(0);
6506       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6507         // This value is scaled by 'RHS'.
6508         Scale = RHS->getZExtValue();
6509         Offset = 0;
6510         return I->getOperand(0);
6511       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6512         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6513         // where C1 is divisible by C2.
6514         unsigned SubScale;
6515         Value *SubVal = 
6516           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6517         Offset += RHS->getZExtValue();
6518         Scale = SubScale;
6519         return SubVal;
6520       }
6521     }
6522   }
6523
6524   // Otherwise, we can't look past this.
6525   Scale = 1;
6526   Offset = 0;
6527   return Val;
6528 }
6529
6530
6531 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6532 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6533 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6534                                                    AllocationInst &AI) {
6535   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6536   
6537   // Remove any uses of AI that are dead.
6538   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6539   
6540   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6541     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6542     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6543       while (UI != E && *UI == User)
6544         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6545       
6546       ++NumDeadInst;
6547       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6548       EraseInstFromFunction(*User);
6549     }
6550   }
6551   
6552   // Get the type really allocated and the type casted to.
6553   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6554   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6555   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6556
6557   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6558   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6559   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6560
6561   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6562   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6563   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6564   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6565
6566   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6567   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6568   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6569
6570   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6571   // size argument.
6572   unsigned ArraySizeScale;
6573   int ArrayOffset;
6574   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6575     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6576  
6577   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6578   // do the xform.
6579   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6580       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6581
6582   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6583   Value *Amt = 0;
6584   if (Scale == 1) {
6585     Amt = NumElements;
6586   } else {
6587     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6588     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6589     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6590       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6591     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6592     else if (Scale != 1) {
6593       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6594       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6595     }
6596   }
6597   
6598   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6599     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6600     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6601     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6602   }
6603   
6604   AllocationInst *New;
6605   if (isa<MallocInst>(AI))
6606     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6607   else
6608     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6609   InsertNewInstBefore(New, AI);
6610   New->takeName(&AI);
6611   
6612   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6613   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6614   // die soon.
6615   if (!AI.hasOneUse()) {
6616     AddUsesToWorkList(AI);
6617     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6618     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6619     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6620     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6621     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6622   }
6623   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6624 }
6625
6626 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6627 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6628 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6629 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6630 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6631 ///
6632 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6633 /// extension operation if Ty is larger.
6634 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6635                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6636   // We can always evaluate constants in another type.
6637   if (isa<ConstantInt>(V))
6638     return true;
6639   
6640   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6641   if (!I) return false;
6642   
6643   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6644   
6645   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6646   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6647     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6648     // it, and this will remove a cast overall.
6649     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6650       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6651       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6652       // casts first.
6653       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6654         ++NumCastsRemoved;
6655       return true;
6656     }
6657   }
6658
6659   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6660   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6661   if (!I->hasOneUse()) return false;
6662
6663   switch (I->getOpcode()) {
6664   case Instruction::Add:
6665   case Instruction::Sub:
6666   case Instruction::And:
6667   case Instruction::Or:
6668   case Instruction::Xor:
6669     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6670     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6671                                       NumCastsRemoved) &&
6672            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6673                                       NumCastsRemoved);
6674
6675   case Instruction::Mul:
6676     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
6677     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
6678            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6679                                       NumCastsRemoved) &&
6680            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6681                                       NumCastsRemoved);
6682
6683   case Instruction::Shl:
6684     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6685     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6686     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6687       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6688       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6689           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6690         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6691                                           NumCastsRemoved);
6692     }
6693     break;
6694   case Instruction::LShr:
6695     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6696     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6697     // already zeros.
6698     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6699       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6700       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6701       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6702           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6703             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6704           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6705         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6706                                           NumCastsRemoved);
6707       }
6708     }
6709     break;
6710   case Instruction::ZExt:
6711   case Instruction::SExt:
6712   case Instruction::Trunc:
6713     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6714     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6715     // of casts in the input.
6716     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6717       return true;
6718     
6719     break;
6720   default:
6721     // TODO: Can handle more cases here.
6722     break;
6723   }
6724   
6725   return false;
6726 }
6727
6728 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6729 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6730 /// evaluate the expression.
6731 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6732                                              bool isSigned) {
6733   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6734     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6735
6736   // Otherwise, it must be an instruction.
6737   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6738   Instruction *Res = 0;
6739   switch (I->getOpcode()) {
6740   case Instruction::Add:
6741   case Instruction::Sub:
6742   case Instruction::Mul:
6743   case Instruction::And:
6744   case Instruction::Or:
6745   case Instruction::Xor:
6746   case Instruction::AShr:
6747   case Instruction::LShr:
6748   case Instruction::Shl: {
6749     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6750     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6751     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6752                                  LHS, RHS, I->getName());
6753     break;
6754   }    
6755   case Instruction::Trunc:
6756   case Instruction::ZExt:
6757   case Instruction::SExt:
6758     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6759     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6760     // new.
6761     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6762       return I->getOperand(0);
6763     
6764     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6765     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6766                            Ty, I->getName());
6767     break;
6768   default: 
6769     // TODO: Can handle more cases here.
6770     assert(0 && "Unreachable!");
6771     break;
6772   }
6773   
6774   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6775 }
6776
6777 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6778 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6779   Value *Src = CI.getOperand(0);
6780
6781   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6782   // eliminate it now.
6783   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6784     if (Instruction::CastOps opc = 
6785         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6786       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6787       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6788       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6789     }
6790   }
6791
6792   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6793   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6794     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6795       return NV;
6796
6797   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6798   if (isa<PHINode>(Src))
6799     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6800       return NV;
6801   
6802   return 0;
6803 }
6804
6805 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6806 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6807   Value *Src = CI.getOperand(0);
6808   
6809   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6810     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6811     // this into a cast of the original pointer!
6812     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6813       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6814       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6815       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6816       AddToWorkList(GEP);
6817       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6818       return &CI;
6819     }
6820     
6821     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6822     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6823     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6824     // non-type-safe code.
6825     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6826       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6827         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6828         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6829         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6830         
6831         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6832         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6833         const Type *GEPIdxTy =
6834           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6835         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6836           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6837           
6838           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6839           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6840           // is something like [0 x {int, int}]
6841           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6842           int64_t FirstIdx = 0;
6843           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6844             FirstIdx = Offset/TySize;
6845             Offset %= TySize;
6846           
6847             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6848             if (Offset < 0) {
6849               --FirstIdx;
6850               Offset += TySize;
6851               assert(Offset >= 0);
6852             }
6853             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6854           }
6855           
6856           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6857
6858           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6859           while (Offset) {
6860             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6861               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6862               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6863                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6864                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6865               
6866                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6867                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6868               } else {
6869                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6870                 Offset = 0;
6871                 OrigBase = 0;
6872               }
6873             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6874               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6875               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6876                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6877                 Offset %= EltSize;
6878               } else {
6879                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6880               }
6881               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6882             } else {
6883               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6884               Offset = 0;
6885               OrigBase = 0;
6886             }
6887           }
6888           if (OrigBase) {
6889             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6890             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6891             // two.
6892             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6893                                                       NewIndices.begin(),
6894                                                       NewIndices.end(), "");
6895             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6896             NGEP->takeName(GEP);
6897             
6898             if (isa<BitCastInst>(CI))
6899               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6900             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6901             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6902           }
6903         }
6904       }      
6905     }
6906   }
6907     
6908   return commonCastTransforms(CI);
6909 }
6910
6911
6912
6913 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6914 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6915 /// cases.
6916 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6917 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6918   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6919     return Result;
6920
6921   Value *Src = CI.getOperand(0);
6922   const Type *SrcTy = Src->getType();
6923   const Type *DestTy = CI.getType();
6924   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6925   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6926
6927   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6928   // purpose is to compute bits we don't care about.
6929   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6930   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6931                            KnownZero, KnownOne))
6932     return &CI;
6933
6934   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6935   // can't do anything more. 
6936   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6937   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6938     return 0;
6939
6940   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6941   int NumCastsRemoved = 0;
6942   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6943       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6944                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6945     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6946     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6947     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6948     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6949     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6950     // require that two casts have been eliminated.
6951     bool DoXForm;
6952     switch (CI.getOpcode()) {
6953     default:
6954       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6955       // get here because of the check above.
6956       assert(0 && "Unknown cast type");
6957     case Instruction::Trunc:
6958       DoXForm = true;
6959       break;
6960     case Instruction::ZExt:
6961       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6962       break;
6963     case Instruction::SExt:
6964       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6965       break;
6966     }
6967     
6968     if (DoXForm) {
6969       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6970                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6971       assert(Res->getType() == DestTy);
6972       switch (CI.getOpcode()) {
6973       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6974       case Instruction::Trunc:
6975       case Instruction::BitCast:
6976         // Just replace this cast with the result.
6977         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6978       case Instruction::ZExt: {
6979         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6980         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6981         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6982                                                             SrcBitSize));
6983         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6984       }
6985       case Instruction::SExt:
6986         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6987         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6988             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6989                              CI), DestTy);
6990       }
6991     }
6992   }
6993   
6994   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6995   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6996
6997   switch (SrcI->getOpcode()) {
6998   case Instruction::Add:
6999   case Instruction::Mul:
7000   case Instruction::And:
7001   case Instruction::Or:
7002   case Instruction::Xor:
7003     // If we are discarding information, rewrite.
7004     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7005       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7006       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7007       // only be converting signedness, which is a noop.
7008       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7009           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7010           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7011         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7012         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7013         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7014         return BinaryOperator::create(
7015             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7016       }
7017     }
7018
7019     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7020     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7021         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7022         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7023         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7024       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7025       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7026     }
7027     break;
7028   case Instruction::SDiv:
7029   case Instruction::UDiv:
7030   case Instruction::SRem:
7031   case Instruction::URem:
7032     // If we are just changing the sign, rewrite.
7033     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7034       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7035       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7036       // only be converting signedness, which is a noop.
7037       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7038           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7039         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7040                                               Op0, DestTy, SrcI);
7041         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7042                                               Op1, DestTy, SrcI);
7043         return BinaryOperator::create(
7044           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7045       }
7046     }
7047     break;
7048
7049   case Instruction::Shl:
7050     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7051     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7052     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7053     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7054     // in the value.
7055     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7056         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7057       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7058           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7059       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7060       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7061       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
7062     }
7063     break;
7064   case Instruction::AShr:
7065     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7066     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7067     // simplifications.
7068     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7069         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7070       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7071       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7072         // Insert the new logical shift right.
7073         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
7074       }
7075     }
7076     break;
7077   }
7078   return 0;
7079 }
7080
7081 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7082   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7083     return Result;
7084   
7085   Value *Src = CI.getOperand(0);
7086   const Type *Ty = CI.getType();
7087   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7088   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7089   
7090   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7091     switch (SrcI->getOpcode()) {
7092     default: break;
7093     case Instruction::LShr:
7094       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7095       // are already zeros.
7096       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7097         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7098         
7099         // Get a mask for the bits shifting in.
7100         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7101         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7102         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7103           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7104             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7105
7106           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7107           // shift.
7108           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7109           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7110                                        Ty, CI);
7111           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
7112         }
7113       } else {     // This is a variable shr.
7114         
7115         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7116         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7117         // loop-invariant and CSE'd.
7118         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7119           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7120
7121           Value *V = InsertNewInstBefore(
7122               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
7123                                      "tmp"), CI);
7124           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
7125                                                             SrcI->getOperand(0),
7126                                                             "tmp"), CI);
7127           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7128           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7129         }
7130       }
7131       break;
7132     }
7133   }
7134   
7135   return 0;
7136 }
7137
7138 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7139   // If one of the common conversion will work ..
7140   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7141     return Result;
7142
7143   Value *Src = CI.getOperand(0);
7144
7145   // If this is a cast of a cast
7146   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7147     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7148     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7149     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7150     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7151       // Get the sizes of the types involved
7152       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7153       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7154       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7155       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7156       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7157       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7158         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7159         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7160         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7161         Instruction *And = 
7162           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7163         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7164         if (And->getType() != CI.getType()) {
7165           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7166           InsertNewInstBefore(And, CI);
7167           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7168         }
7169         return And;
7170       }
7171     }
7172   }
7173
7174   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7175     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7176     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7177     // cast to integer to avoid the comparison.
7178     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7179       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7180       
7181       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7182       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7183       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7184           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7185         Value *In = ICI->getOperand(0);
7186         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7187                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7188         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
7189                                                         In->getName()+".lobit"),
7190                                  CI);
7191         if (In->getType() != CI.getType())
7192           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7193                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7194
7195         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7196           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7197           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
7198                                                           In->getName()+".not"),
7199                                    CI);
7200         }
7201
7202         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7203       }
7204       
7205       
7206       
7207       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7208       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7209       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7210       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7211       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7212       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7213       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7214       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7215       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7216           // This only works for EQ and NE
7217           ICI->isEquality()) {
7218         // If Op1C some other power of two, convert:
7219         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7220         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7221         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7222         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7223         
7224         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7225         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7226           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7227           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7228             // (X&4) == 2 --> false
7229             // (X&4) != 2 --> true
7230             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7231             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7232             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7233           }
7234           
7235           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7236           Value *In = ICI->getOperand(0);
7237           if (ShiftAmt) {
7238             // Perform a logical shr by shiftamt.
7239             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7240             In = InsertNewInstBefore(
7241                    BinaryOperator::createLShr(In,
7242                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7243                                               In->getName()+".lobit"), CI);
7244           }
7245           
7246           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7247             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7248             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7249             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7250           }
7251           
7252           if (CI.getType() == In->getType())
7253             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7254           else
7255             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7256         }
7257       }
7258     }
7259   }    
7260   return 0;
7261 }
7262
7263 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7264   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7265     return I;
7266   
7267   Value *Src = CI.getOperand(0);
7268   
7269   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7270   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7271   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7272     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7273     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7274     // cast to integer to avoid the comparison.
7275     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7276       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7277       
7278       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7279       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7280       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7281           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7282         Value *In = ICI->getOperand(0);
7283         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7284                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7285         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7286                                                         In->getName()+".lobit"),
7287                                  CI);
7288         if (In->getType() != CI.getType())
7289           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7290                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7291         
7292         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7293           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7294                                      In->getName()+".not"), CI);
7295         
7296         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7297       }
7298     }
7299   }
7300       
7301   return 0;
7302 }
7303
7304 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7305 /// in the specified FP type without changing its value.
7306 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const Type *FPTy, 
7307                               const fltSemantics &Sem) {
7308   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7309   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
7310     return ConstantFP::get(FPTy, F);
7311   return 0;
7312 }
7313
7314 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7315 /// through it until we get the source value.
7316 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7317   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7318     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7319       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7320   
7321   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7322   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7323   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7324   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7325     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
7326       return V;  // No constant folding of this.
7327     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7328     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, Type::FloatTy, APFloat::IEEEsingle))
7329       return V;
7330     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
7331       return V;  // Won't shrink.
7332     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, Type::DoubleTy, APFloat::IEEEdouble))
7333       return V;
7334     // Don't try to shrink to various long double types.
7335   }
7336   
7337   return V;
7338 }
7339
7340 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7341   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7342     return I;
7343   
7344   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7345   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7346   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
7347   // many builtins (sqrt, etc).
7348   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7349   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7350     switch (OpI->getOpcode()) {
7351     default: break;
7352     case Instruction::Add:
7353     case Instruction::Sub:
7354     case Instruction::Mul:
7355     case Instruction::FDiv:
7356     case Instruction::FRem:
7357       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7358       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7359       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7360       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
7361           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7362         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7363         // If the source types were both smaller than the destination type of
7364         // the cast, do this xform.
7365         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
7366             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
7367           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
7368                                       CI.getType(), CI);
7369           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
7370                                       CI.getType(), CI);
7371           return BinaryOperator::create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7372         }
7373       }
7374       break;  
7375     }
7376   }
7377   return 0;
7378 }
7379
7380 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7381   return commonCastTransforms(CI);
7382 }
7383
7384 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7385   return commonCastTransforms(CI);
7386 }
7387
7388 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7389   return commonCastTransforms(CI);
7390 }
7391
7392 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7393   return commonCastTransforms(CI);
7394 }
7395
7396 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7397   return commonCastTransforms(CI);
7398 }
7399
7400 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7401   return commonPointerCastTransforms(CI);
7402 }
7403
7404 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7405   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7406     return I;
7407   
7408   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7409   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7410
7411   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7412   ConstantInt *Cst;
7413   Value *X;
7414   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7415                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7416     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7417     // is a single-index GEP.
7418     if (X->getType() == CI.getType()) {
7419       // Get the size of the pointee type.
7420       uint64_t Size = TD->getABITypeSizeInBits(DestPointee);
7421
7422       // Convert the constant to intptr type.
7423       APInt Offset = Cst->getValue();
7424       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7425
7426       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7427       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7428         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7429         return new GetElementPtrInst(X, ConstantInt::get(Offset));
7430       }
7431     }
7432     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7433     // struct etc.
7434   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7435              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7436     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7437     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7438     
7439     // Get the size of the pointee type.
7440     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7441     
7442     // Convert the constant to intptr type.
7443     APInt Offset = Cst->getValue();
7444     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7445     
7446     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7447     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7448       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7449       
7450       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7451                                                             "tmp"), CI);
7452       return new GetElementPtrInst(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7453     }
7454   }
7455   return 0;
7456 }
7457
7458 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7459   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7460   // otherwise just apply the common ones.
7461   Value *Src = CI.getOperand(0);
7462   const Type *SrcTy = Src->getType();
7463   const Type *DestTy = CI.getType();
7464
7465   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7466     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7467       return Result;
7468   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7469     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7470       return I;
7471   } else {
7472     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7473       return Result;
7474   }
7475
7476
7477   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7478   // be replaced by the operand.
7479   if (DestTy == Src->getType())
7480     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7481
7482   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7483     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7484     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7485     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7486     
7487     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7488     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7489     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7490       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7491         return V;
7492     
7493     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7494     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7495     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7496     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7497     unsigned NumZeros = 0;
7498     while (SrcElTy != DstElTy && 
7499            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7500            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7501       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7502       ++NumZeros;
7503     }
7504
7505     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7506     if (SrcElTy == DstElTy) {
7507       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7508       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7509                                    ((Instruction*) NULL));
7510     }
7511   }
7512
7513   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7514     if (SVI->hasOneUse()) {
7515       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7516       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7517       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7518           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7519                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7520         CastInst *Tmp;
7521         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7522         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7523         // us to eliminate at least one cast.
7524         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7525              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7526             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7527              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7528           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7529                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7530           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7531                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7532           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7533           // know the vector types match #elts.
7534           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7535         }
7536       }
7537     }
7538   }
7539   return 0;
7540 }
7541
7542 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7543 ///   %C = or %A, %B
7544 ///   %D = select %cond, %C, %A
7545 /// into:
7546 ///   %C = select %cond, %B, 0
7547 ///   %D = or %A, %C
7548 ///
7549 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7550 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7551 /// equal the other incoming value of the select.
7552 ///
7553 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7554   switch (I->getOpcode()) {
7555   case Instruction::Add:
7556   case Instruction::Mul:
7557   case Instruction::And:
7558   case Instruction::Or:
7559   case Instruction::Xor:
7560     return 3;              // Can fold through either operand.
7561   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7562   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7563   case Instruction::LShr:
7564   case Instruction::AShr:
7565     return 1;
7566   default:
7567     return 0;              // Cannot fold
7568   }
7569 }
7570
7571 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7572 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7573 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7574   switch (I->getOpcode()) {
7575   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7576   case Instruction::Add:
7577   case Instruction::Sub:
7578   case Instruction::Or:
7579   case Instruction::Xor:
7580   case Instruction::Shl:
7581   case Instruction::LShr:
7582   case Instruction::AShr:
7583     return Constant::getNullValue(I->getType());
7584   case Instruction::And:
7585     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7586   case Instruction::Mul:
7587     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7588   }
7589 }
7590
7591 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7592 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7593 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7594                                           Instruction *FI) {
7595   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7596     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7597     // merge.
7598     if (TI->isCast()) {
7599       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7600         return 0;
7601     } else {
7602       return 0;  // unknown unary op.
7603     }
7604
7605     // Fold this by inserting a select from the input values.
7606     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7607                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7608     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7609     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7610                             TI->getType());
7611   }
7612
7613   // Only handle binary operators here.
7614   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7615     return 0;
7616
7617   // Figure out if the operations have any operands in common.
7618   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7619   bool MatchIsOpZero;
7620   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7621     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7622     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7623     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7624     MatchIsOpZero = true;
7625   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7626     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7627     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7628     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7629     MatchIsOpZero = false;
7630   } else if (!TI->isCommutative()) {
7631     return 0;
7632   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7633     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7634     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7635     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7636     MatchIsOpZero = true;
7637   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7638     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7639     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7640     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7641     MatchIsOpZero = true;
7642   } else {
7643     return 0;
7644   }
7645
7646   // If we reach here, they do have operations in common.
7647   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7648                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7649   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7650
7651   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7652     if (MatchIsOpZero)
7653       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7654     else
7655       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7656   }
7657   assert(0 && "Shouldn't get here");
7658   return 0;
7659 }
7660
7661 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7662   Value *CondVal = SI.getCondition();
7663   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7664   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7665
7666   // select true, X, Y  -> X
7667   // select false, X, Y -> Y
7668   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7669     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7670
7671   // select C, X, X -> X
7672   if (TrueVal == FalseVal)
7673     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7674
7675   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7676     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7677   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7678     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7679   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7680     if (isa<Constant>(TrueVal))
7681       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7682     else
7683       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7684   }
7685
7686   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7687     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7688       if (C->getZExtValue()) {
7689         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7690         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7691       } else {
7692         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7693         Value *NotCond =
7694           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7695                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7696         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7697       }
7698     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7699       if (C->getZExtValue() == false) {
7700         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7701         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7702       } else {
7703         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7704         Value *NotCond =
7705           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7706                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7707         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7708       }
7709     }
7710     
7711     // select a, b, a  -> a&b
7712     // select a, a, b  -> a|b
7713     if (CondVal == TrueVal)
7714       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7715     else if (CondVal == FalseVal)
7716       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7717   }
7718
7719   // Selecting between two integer constants?
7720   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7721     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7722       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7723       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7724         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7725       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7726         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7727         Value *NotCond =
7728           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7729                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7730         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7731       }
7732       
7733       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7734
7735       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7736
7737         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7738         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7739           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7740             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7741               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7742               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7743               Value *X = IC->getOperand(0);
7744               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7745               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7746               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7747                                                         ShAmt, "ones");
7748               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7749               
7750               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7751               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7752               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7753               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7754               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7755               if (SRASize < SISize)
7756                 opc = Instruction::SExt;
7757               else if (SRASize > SISize)
7758                 opc = Instruction::Trunc;
7759               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7760             }
7761           }
7762
7763
7764         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7765         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7766         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7767         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7768         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7769           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7770               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7771             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7772               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7773                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7774                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7775                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7776                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7777                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7778                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7779                 // true or false val is the zero.
7780                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7781                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7782                 Value *V = ICA;
7783                 if (ShouldNotVal)
7784                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7785                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7786                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7787               }
7788       }
7789     }
7790
7791   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7792   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7793     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7794       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7795       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7796         // This is not safe in general for floating point:  
7797         // consider X== -0, Y== +0.
7798         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7799         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7800         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7801               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7802             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7803              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7804         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7805       }
7806       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7807       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7808         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7809       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7810
7811     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7812       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7813       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7814         // This is not safe in general for floating point:  
7815         // consider X== -0, Y== +0.
7816         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7817         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7818         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7819               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7820             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7821              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7822           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7823       }
7824       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7825       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7826         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7827       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7828     }
7829   }
7830
7831   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7832   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7833     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7834       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7835       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7836         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7837       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7838       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7839         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7840       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7841
7842     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7843       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7844       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7845         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7846       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7847       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7848         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7849       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7850     }
7851   }
7852
7853   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7854     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7855       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7856         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7857
7858         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7859         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7860           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7861             return IV;
7862
7863         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7864         // even legal for FP.
7865         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7866             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7867           AddOp = FI; SubOp = TI;
7868         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7869                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7870           AddOp = TI; SubOp = FI;
7871         }
7872
7873         if (AddOp) {
7874           Value *OtherAddOp = 0;
7875           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7876             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7877           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7878             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7879           }
7880
7881           if (OtherAddOp) {
7882             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7883             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7884             Value *NegVal;  // Compute -Z
7885             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7886               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7887             } else {
7888               NegVal = InsertNewInstBefore(
7889                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7890             }
7891
7892             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7893             Value *NewFalseOp = NegVal;
7894             if (AddOp != TI)
7895               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7896             Instruction *NewSel =
7897               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7898
7899             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7900             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7901           }
7902         }
7903       }
7904
7905   // See if we can fold the select into one of our operands.
7906   if (SI.getType()->isInteger()) {
7907     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7908     // transformation we are doing here.
7909     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7910       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7911           !isa<Constant>(FalseVal))
7912         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7913           unsigned OpToFold = 0;
7914           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7915             OpToFold = 1;
7916           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7917             OpToFold = 2;
7918           }
7919
7920           if (OpToFold) {
7921             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7922             Instruction *NewSel =
7923               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7924             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7925             NewSel->takeName(TVI);
7926             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7927               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7928             else {
7929               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7930             }
7931           }
7932         }
7933
7934     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7935       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7936           !isa<Constant>(TrueVal))
7937         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7938           unsigned OpToFold = 0;
7939           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7940             OpToFold = 1;
7941           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7942             OpToFold = 2;
7943           }
7944
7945           if (OpToFold) {
7946             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7947             Instruction *NewSel =
7948               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7949             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7950             NewSel->takeName(FVI);
7951             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7952               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7953             else
7954               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7955           }
7956         }
7957   }
7958
7959   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7960     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7961     SI.setOperand(1, FalseVal);
7962     SI.setOperand(2, TrueVal);
7963     return &SI;
7964   }
7965
7966   return 0;
7967 }
7968
7969 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7970 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7971 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7972 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7973 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7974                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7975   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7976     unsigned Align = GV->getAlignment();
7977     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7978       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7979
7980     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7981     // of the global.
7982     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7983       GV->setAlignment(PrefAlign);
7984       Align = PrefAlign;
7985     }
7986     return Align;
7987   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7988     unsigned Align = AI->getAlignment();
7989     if (Align == 0 && TD) {
7990       if (isa<AllocaInst>(AI))
7991         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7992       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7993         // Malloc returns maximally aligned memory.
7994         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7995         Align =
7996           std::max(Align,
7997                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7998         Align =
7999           std::max(Align,
8000                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
8001       }
8002     }
8003     
8004     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8005     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8006     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
8007       AI->setAlignment(PrefAlign);
8008       Align = PrefAlign;
8009     }
8010     return Align;
8011   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
8012              (isa<ConstantExpr>(V) && 
8013               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
8014     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
8015                                       TD, PrefAlign);
8016   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
8017     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8018     bool AllZeroOperands = true;
8019     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
8020       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
8021           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
8022         AllZeroOperands = false;
8023         break;
8024       }
8025
8026     if (AllZeroOperands) {
8027       // Treat this like a bitcast.
8028       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
8029     }
8030
8031     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
8032     if (BaseAlignment == 0) return 0;
8033
8034     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
8035     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
8036     // least as much as its type requires.
8037     if (!TD) return 0;
8038
8039     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
8040     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
8041     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
8042     if (Align <= BaseAlignment) {
8043       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
8044       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
8045       Align = std::min(Align, (unsigned)
8046                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
8047       return Align;
8048     }
8049     return 0;
8050   }
8051   return 0;
8052 }
8053
8054 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8055   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
8056   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
8057   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8058   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8059
8060   if (CopyAlign < MinAlign) {
8061     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8062     return MI;
8063   }
8064   
8065   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8066   // load/store.
8067   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8068   if (MemOpLength == 0) return 0;
8069   
8070   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8071   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8072   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8073   // case.
8074   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8075   if (Size == 0 || Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8076     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8077   
8078   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8079   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
8080   
8081   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8082   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8083   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8084   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8085   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8086   // integer datatype.
8087   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8088     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8089     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8090       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8091       // down through these levels if so.
8092       while (!SrcETy->isFirstClassType()) {
8093         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8094           if (STy->getNumElements() == 1)
8095             SrcETy = STy->getElementType(0);
8096           else
8097             break;
8098         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8099           if (ATy->getNumElements() == 1)
8100             SrcETy = ATy->getElementType();
8101           else
8102             break;
8103         } else
8104           break;
8105       }
8106       
8107       if (SrcETy->isFirstClassType())
8108         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8109     }
8110   }
8111   
8112   
8113   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8114   // infer, use it.
8115   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8116   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8117   
8118   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
8119   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
8120   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8121   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8122   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8123
8124   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8125   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8126   return MI;
8127 }
8128
8129 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
8130 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8131 /// the heavy lifting.
8132 ///
8133 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8134   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8135   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8136   
8137   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8138   // visitCallSite.
8139   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8140     bool Changed = false;
8141
8142     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8143     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8144       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8145
8146       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8147         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8148           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8149           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8150           // alignment is sufficient.
8151         }
8152     }
8153
8154     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8155     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8156     // into a call to memcpy.
8157     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8158       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8159         if (GVSrc->isConstant()) {
8160           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8161           Intrinsic::ID MemCpyID;
8162           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
8163             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
8164           else
8165             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
8166           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
8167           Changed = true;
8168         }
8169     }
8170
8171     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
8172     // set, update the alignment.
8173     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
8174       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
8175         return I;
8176     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
8177       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
8178       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
8179         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
8180         Changed = true;
8181       }
8182     }
8183           
8184     if (Changed) return II;
8185   } else {
8186     switch (II->getIntrinsicID()) {
8187     default: break;
8188     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
8189     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
8190     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
8191     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
8192     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
8193       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
8194       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
8195       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
8196         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
8197                                          PointerType::getUnqual(II->getType()),
8198                                          CI);
8199         return new LoadInst(Ptr);
8200       }
8201       break;
8202     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
8203     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
8204       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
8205       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
8206         const Type *OpPtrTy = 
8207           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
8208         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
8209         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
8210       }
8211       break;
8212     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
8213     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
8214     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
8215     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
8216       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
8217       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
8218         const Type *OpPtrTy = 
8219           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
8220         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
8221         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
8222       }
8223       break;
8224       
8225     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
8226       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
8227       // we can simplify the input based on that, do so now.
8228       uint64_t UndefElts;
8229       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
8230                                                 UndefElts)) {
8231         II->setOperand(1, V);
8232         return II;
8233       }
8234       break;
8235     }
8236       
8237     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8238       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8239       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8240         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8241         
8242         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8243         bool AllEltsOk = true;
8244         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8245           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8246               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8247             AllEltsOk = false;
8248             break;
8249           }
8250         }
8251         
8252         if (AllEltsOk) {
8253           // Cast the input vectors to byte vectors.
8254           Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8255           Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8256           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8257           
8258           // Only extract each element once.
8259           Value *ExtractedElts[32];
8260           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8261           
8262           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8263             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8264               continue;
8265             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8266             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8267             
8268             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8269               Instruction *Elt = 
8270                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8271               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8272               ExtractedElts[Idx] = Elt;
8273             }
8274           
8275             // Insert this value into the result vector.
8276             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
8277             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8278           }
8279           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8280         }
8281       }
8282       break;
8283
8284     case Intrinsic::stackrestore: {
8285       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8286       // happen when variable allocas are DCE'd.
8287       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8288         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8289           BasicBlock::iterator BI = SS;
8290           if (&*++BI == II)
8291             return EraseInstFromFunction(CI);
8292         }
8293       }
8294       
8295       // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
8296       // same block without an intervening call/alloca.
8297       BasicBlock::iterator BI = II;
8298       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8299       bool CannotRemove = false;
8300       for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8301         if (isa<AllocaInst>(BI)) {
8302           CannotRemove = true;
8303           break;
8304         }
8305         if (isa<CallInst>(BI)) {
8306           if (!isa<IntrinsicInst>(BI)) {
8307             CannotRemove = true;
8308             break;
8309           }
8310           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
8311           return EraseInstFromFunction(CI);
8312         }
8313       }
8314       
8315       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8316       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8317       if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
8318         return EraseInstFromFunction(CI);
8319       break;
8320     }
8321     }
8322   }
8323
8324   return visitCallSite(II);
8325 }
8326
8327 // InvokeInst simplification
8328 //
8329 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8330   return visitCallSite(&II);
8331 }
8332
8333 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8334 //
8335 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8336   bool Changed = false;
8337
8338   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8339   // to the arguments of the call/invoke.
8340   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8341
8342   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8343
8344   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8345     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8346       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8347       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8348       // be unreachable, as the call is undefined.
8349       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8350                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8351                                     OldCall);
8352       if (!OldCall->use_empty())
8353         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8354       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8355         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8356       return 0;
8357     }
8358
8359   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8360     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8361     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8362     // that we can't modify the CFG here.
8363     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8364                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8365                   CS.getInstruction());
8366
8367     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8368       CS.getInstruction()->
8369         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8370
8371     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8372       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8373       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8374                      ConstantInt::getTrue(), II);
8375     }
8376     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8377   }
8378
8379   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8380     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8381       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8382         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8383
8384   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8385   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8386   if (FTy->isVarArg()) {
8387     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8388     // the call.
8389     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8390            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8391       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8392         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8393         // area, we can eliminate the use of the cast.
8394         Value *Op = CI->getOperand(0);
8395         if (CI->isLosslessCast()) {
8396           *I = Op;
8397           Changed = true;
8398         }
8399       }
8400   }
8401
8402   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8403     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8404     CS.setDoesNotThrow();
8405     Changed = true;
8406   }
8407
8408   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8409 }
8410
8411 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8412 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8413 //
8414 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8415   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8416   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8417   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8418       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8419     return false;
8420   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8421   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8422   const ParamAttrsList* CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8423
8424   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8425   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8426   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8427   //
8428   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8429   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8430
8431   // Check to see if we are changing the return type...
8432   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8433     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8434         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8435         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8436           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8437       return false;   // Cannot transform this return value.
8438
8439     if (!Caller->use_empty() &&
8440         // void -> non-void is handled specially
8441         FT->getReturnType() != Type::VoidTy &&
8442         !CastInst::isCastable(FT->getReturnType(), OldRetTy))
8443       return false;   // Cannot transform this return value.
8444
8445     if (CallerPAL && !Caller->use_empty()) {
8446       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL->getParamAttrs(0);
8447       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType()))
8448         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8449     }
8450
8451     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8452     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8453     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8454     // the critical edge).  Bail out in this case.
8455     if (!Caller->use_empty())
8456       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8457         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8458              UI != E; ++UI)
8459           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8460             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8461                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8462               return false;
8463   }
8464
8465   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8466   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8467
8468   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8469   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8470     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8471     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8472
8473     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8474       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8475
8476     if (CallerPAL) {
8477       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL->getParamAttrs(i + 1);
8478       if (PAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8479         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8480     }
8481
8482     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8483     // Some conversions are safe even if we do not have a body.
8484     // Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8485     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8486       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8487       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8488        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8489       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8490        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8491     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8492   }
8493
8494   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8495       Callee->isDeclaration())
8496     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8497
8498   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() && CallerPAL)
8499     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
8500     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
8501     // that are compatible with being a vararg call argument.
8502     for (unsigned i = CallerPAL->size(); i; --i) {
8503       if (CallerPAL->getParamIndex(i - 1) <= FT->getNumParams())
8504         break;
8505       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL->getParamAttrsAtIndex(i - 1);
8506       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
8507         return false;
8508     }
8509
8510   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8511   // inserting cast instructions as necessary...
8512   std::vector<Value*> Args;
8513   Args.reserve(NumActualArgs);
8514   ParamAttrsVector attrVec;
8515   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
8516
8517   // Get any return attributes.
8518   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(0) :
8519                                            ParamAttr::None;
8520
8521   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
8522   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
8523   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType());
8524
8525   // Add the new return attributes.
8526   if (RAttrs)
8527     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
8528
8529   AI = CS.arg_begin();
8530   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8531     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8532     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8533       Args.push_back(*AI);
8534     } else {
8535       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8536           false, ParamTy, false);
8537       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8538       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8539     }
8540
8541     // Add any parameter attributes.
8542     ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL ? CallerPAL->getParamAttrs(i + 1) : 
8543                                              ParamAttr::None;
8544     if (PAttrs)
8545       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8546   }
8547
8548   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8549   // now...
8550   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8551     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8552
8553   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8554   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
8555     if (!FT->isVarArg()) {
8556       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8557            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8558     } else {
8559       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8560       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8561         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8562         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8563           // Must promote to pass through va_arg area!
8564           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8565                                                                 PTy, false);
8566           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8567           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8568           Args.push_back(Cast);
8569         } else {
8570           Args.push_back(*AI);
8571         }
8572
8573         // Add any parameter attributes.
8574         ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL ? 
8575                                      CallerPAL->getParamAttrs(i + 1) : 
8576                                      ParamAttr::None;
8577         if (PAttrs)
8578           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8579       }
8580     }
8581   }
8582
8583   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8584     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8585
8586   const ParamAttrsList* NewCallerPAL = ParamAttrsList::get(attrVec);
8587
8588   Instruction *NC;
8589   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8590     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8591                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8592     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8593     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8594   } else {
8595     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8596                       Caller->getName(), Caller);
8597     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8598     if (CI->isTailCall())
8599       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8600     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8601     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8602   }
8603
8604   // Insert a cast of the return type as necessary.
8605   Value *NV = NC;
8606   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8607     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8608       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8609                                                             OldRetTy, false);
8610       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
8611
8612       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8613       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8614       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8615         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8616         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8617         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8618       } else {
8619         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8620         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8621       }
8622       AddUsersToWorkList(*Caller);
8623     } else {
8624       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8625     }
8626   }
8627
8628   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8629     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8630   Caller->eraseFromParent();
8631   RemoveFromWorkList(Caller);
8632   return true;
8633 }
8634
8635 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8636 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8637 //
8638 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8639   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8640   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8641   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8642   const ParamAttrsList *Attrs = CS.getParamAttrs();
8643
8644   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
8645   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
8646   if (Attrs && Attrs->hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
8647     return 0;
8648
8649   IntrinsicInst *Tramp =
8650     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8651
8652   Function *NestF =
8653     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8654   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8655   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8656
8657   if (const ParamAttrsList *NestAttrs = NestF->getParamAttrs()) {
8658     unsigned NestIdx = 1;
8659     const Type *NestTy = 0;
8660     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
8661
8662     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8663     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8664          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8665       if (NestAttrs->paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8666         // Record the parameter type and any other attributes.
8667         NestTy = *I;
8668         NestAttr = NestAttrs->getParamAttrs(NestIdx);
8669         break;
8670       }
8671
8672     if (NestTy) {
8673       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8674       std::vector<Value*> NewArgs;
8675       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8676
8677       ParamAttrsVector NewAttrs;
8678       NewAttrs.reserve(Attrs ? Attrs->size() + 1 : 1);
8679
8680       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8681       // mean appending it.  Likewise for attributes.
8682
8683       // Add any function result attributes.
8684       ParameterAttributes Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(0) : 
8685                                          ParamAttr::None;
8686       if (Attr)
8687         NewAttrs.push_back (ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8688
8689       {
8690         unsigned Idx = 1;
8691         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8692         do {
8693           if (Idx == NestIdx) {
8694             // Add the chain argument and attributes.
8695             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8696             if (NestVal->getType() != NestTy)
8697               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8698             NewArgs.push_back(NestVal);
8699             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8700           }
8701
8702           if (I == E)
8703             break;
8704
8705           // Add the original argument and attributes.
8706           NewArgs.push_back(*I);
8707           Attr = Attrs ? Attrs->getParamAttrs(Idx) : 0;
8708           if (Attr)
8709             NewAttrs.push_back
8710               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8711
8712           ++Idx, ++I;
8713         } while (1);
8714       }
8715
8716       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8717       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8718       // with the chain parameter inserted.
8719
8720       std::vector<const Type*> NewTypes;
8721       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8722
8723       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8724       // mean appending it.
8725       {
8726         unsigned Idx = 1;
8727         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8728           E = FTy->param_end();
8729
8730         do {
8731           if (Idx == NestIdx)
8732             // Add the chain's type.
8733             NewTypes.push_back(NestTy);
8734
8735           if (I == E)
8736             break;
8737
8738           // Add the original type.
8739           NewTypes.push_back(*I);
8740
8741           ++Idx, ++I;
8742         } while (1);
8743       }
8744
8745       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8746       // code sort out any function type mismatches.
8747       FunctionType *NewFTy =
8748         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8749       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8750         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8751       const ParamAttrsList *NewPAL = ParamAttrsList::get(NewAttrs);
8752
8753       Instruction *NewCaller;
8754       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8755         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8756                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8757                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8758                                    Caller->getName(), Caller);
8759         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8760         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8761       } else {
8762         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8763                                  Caller->getName(), Caller);
8764         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8765           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8766         cast<CallInst>(NewCaller)->
8767           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8768         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8769       }
8770       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8771         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8772       Caller->eraseFromParent();
8773       RemoveFromWorkList(Caller);
8774       return 0;
8775     }
8776   }
8777
8778   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8779   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8780   // code sort out any function type mismatches.
8781   Constant *NewCallee =
8782     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8783   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8784   return CS.getInstruction();
8785 }
8786
8787 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8788 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8789 /// and a single binop.
8790 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8791   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8792   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8793          isa<CmpInst>(FirstInst));
8794   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8795   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8796   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8797     
8798   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8799   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8800   
8801   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8802   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8803   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8804     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8805     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8806         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8807         // types or GEP's with different index types.
8808         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8809         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8810       return 0;
8811
8812     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8813     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8814       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8815           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8816         return 0;
8817     
8818     // Keep track of which operand needs a phi node.
8819     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8820     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8821   }
8822   
8823   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8824
8825   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8826   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8827   // hide them behind a phi.
8828   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8829     return 0;
8830   
8831   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8832   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8833   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8834   if (LHSVal == 0) {
8835     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8836     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8837     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8838     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8839     LHSVal = NewLHS;
8840   }
8841   
8842   if (RHSVal == 0) {
8843     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8844     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8845     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8846     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8847     RHSVal = NewRHS;
8848   }
8849   
8850   // Add all operands to the new PHIs.
8851   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8852     if (NewLHS) {
8853       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8854       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8855     }
8856     if (NewRHS) {
8857       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8858       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8859     }
8860   }
8861     
8862   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8863     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8864   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8865     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8866                            RHSVal);
8867   else {
8868     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8869     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8870   }
8871 }
8872
8873 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8874 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8875 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8876 /// block it is in.
8877 ///
8878 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8879 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8880 /// to a register.
8881 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8882   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8883   
8884   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8885     if (BBI->mayWriteToMemory())
8886       return false;
8887   
8888   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8889   // profitable to do this xform.
8890   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8891     bool isAddressTaken = false;
8892     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8893          UI != E; ++UI) {
8894       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8895       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8896         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8897         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8898       }
8899       isAddressTaken = true;
8900       break;
8901     }
8902     
8903     if (!isAddressTaken)
8904       return false;
8905   }
8906   
8907   return true;
8908 }
8909
8910
8911 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8912 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8913 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8914 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8915   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8916
8917   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8918   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8919   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8920   // code size and simplifying code.
8921   Constant *ConstantOp = 0;
8922   const Type *CastSrcTy = 0;
8923   bool isVolatile = false;
8924   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8925     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8926   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8927     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8928     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8929     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8930     if (ConstantOp == 0)
8931       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8932   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8933     isVolatile = LI->isVolatile();
8934     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8935     // load and the PHI.
8936     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8937         !isSafeToSinkLoad(LI))
8938       return 0;
8939   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8940     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8941       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8942     // Can't handle general GEPs yet.
8943     return 0;
8944   } else {
8945     return 0;  // Cannot fold this operation.
8946   }
8947
8948   // Check to see if all arguments are the same operation.
8949   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8950     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8951     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8952     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8953       return 0;
8954     if (CastSrcTy) {
8955       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8956         return 0;  // Cast operation must match.
8957     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8958       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8959       // the load and the PHI.
8960       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8961           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8962           !isSafeToSinkLoad(LI))
8963         return 0;
8964     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8965       return 0;
8966     }
8967   }
8968
8969   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8970   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8971   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8972                                PN.getName()+".in");
8973   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8974
8975   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8976   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8977
8978   // Add all operands to the new PHI.
8979   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8980     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8981     if (NewInVal != InVal)
8982       InVal = 0;
8983     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8984   }
8985
8986   Value *PhiVal;
8987   if (InVal) {
8988     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8989     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8990     PhiVal = InVal;
8991     delete NewPN;
8992   } else {
8993     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8994     PhiVal = NewPN;
8995   }
8996
8997   // Insert and return the new operation.
8998   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8999     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
9000   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
9001     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
9002   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9003     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
9004   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9005     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
9006                            PhiVal, ConstantOp);
9007   else
9008     assert(0 && "Unknown operation");
9009   return 0;
9010 }
9011
9012 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
9013 /// that is dead.
9014 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
9015                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
9016   if (PN->use_empty()) return true;
9017   if (!PN->hasOneUse()) return false;
9018
9019   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
9020   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
9021     return true;
9022   
9023   // Don't scan crazily complex things.
9024   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
9025     return false;
9026
9027   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
9028     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
9029
9030   return false;
9031 }
9032
9033 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
9034 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
9035 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9036 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
9037                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
9038   // See if we already saw this PHI node.
9039   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
9040     return true;
9041   
9042   // Don't scan crazily complex things.
9043   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
9044     return false;
9045  
9046   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
9047   // the value.
9048   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9049     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
9050     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
9051       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9052         return false;
9053     } else if (Op != NonPhiInVal)
9054       return false;
9055   }
9056   
9057   return true;
9058 }
9059
9060
9061 // PHINode simplification
9062 //
9063 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
9064   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
9065   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
9066   
9067   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
9068     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
9069
9070   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
9071   // reducing code size.
9072   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
9073       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
9074     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
9075       return Result;
9076
9077   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
9078   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
9079   // PHI)... break the cycle.
9080   if (PN.hasOneUse()) {
9081     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
9082     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
9083       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
9084       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
9085       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
9086         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9087     }
9088    
9089     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
9090     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
9091     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
9092     // common case here is good because the only other things that catch this
9093     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
9094     // late.
9095     if (PHIUser->hasOneUse() &&
9096         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
9097         PHIUser->use_back() == &PN) {
9098       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9099     }
9100   }
9101
9102   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
9103   // same value, for example:
9104   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9105   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
9106   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
9107   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
9108   {
9109     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
9110     // Scan for the first non-phi operand.
9111     while (InValNo != NumOperandVals && 
9112            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
9113       ++InValNo;
9114
9115     if (InValNo != NumOperandVals) {
9116       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
9117       
9118       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
9119       // there is no need to recursively scan other phis.
9120       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
9121         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
9122         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
9123           break;
9124       }
9125       
9126       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
9127       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
9128       // the value.
9129       if (InValNo == NumOperandVals) {
9130         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
9131         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9132           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
9133       }
9134     }
9135   }
9136   return 0;
9137 }
9138
9139 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
9140                                    Instruction *InsertPoint,
9141                                    InstCombiner *IC) {
9142   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
9143   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9144   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
9145   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
9146   // used for address computation.
9147   Instruction::CastOps opcode = 
9148      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
9149       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
9150   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
9151 }
9152
9153
9154 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
9155   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
9156   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
9157   // If so, eliminate the noop.
9158   if (GEP.getNumOperands() == 1)
9159     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9160
9161   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
9162     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
9163
9164   bool HasZeroPointerIndex = false;
9165   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
9166     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
9167
9168   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
9169     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9170
9171   // Eliminate unneeded casts for indices.
9172   bool MadeChange = false;
9173   
9174   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
9175   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
9176     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
9177       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
9178         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
9179             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
9180           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
9181           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
9182           // is a 32-bit pointer target.
9183           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
9184             MadeChange = true;
9185             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
9186           }
9187         }
9188       }
9189       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
9190       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
9191       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
9192       // obvious.
9193       Value *Op = GEP.getOperand(i);
9194       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
9195         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9196           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
9197           MadeChange = true;
9198         } else {
9199           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
9200                                 GEP);
9201           GEP.setOperand(i, Op);
9202           MadeChange = true;
9203         }
9204       }
9205     }
9206   }
9207   if (MadeChange) return &GEP;
9208
9209   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
9210   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
9211   // real input to the dest type.
9212   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
9213     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
9214       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
9215       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
9216       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
9217         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
9218         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
9219           if (I != BCI) {
9220             I->takeName(BCI);
9221             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
9222             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
9223           }
9224           return &GEP;
9225         }
9226       }
9227       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
9228     }
9229   }
9230   
9231   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
9232   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
9233   // getelementptr instructions into a single instruction.
9234   //
9235   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
9236   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
9237     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
9238
9239   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
9240     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
9241     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
9242     // avoids us creating a TON of code in some cases.
9243     //
9244     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
9245         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9246       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9247
9248     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9249
9250     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9251     bool EndsWithSequential = false;
9252     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9253            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9254       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9255
9256     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9257     if (EndsWithSequential) {
9258       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9259       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9260       //
9261       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9262       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9263         Sum = GO1;
9264       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9265         Sum = SO1;
9266       } else {
9267         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9268         // target's pointer size.
9269         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9270           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9271             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9272           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9273             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9274           } else {
9275             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9276             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9277               // Convert GO1 to SO1's type.
9278               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9279
9280             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9281               // Convert SO1 to GO1's type.
9282               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9283             } else {
9284               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9285               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9286               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9287             }
9288           }
9289         }
9290         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9291           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9292         else {
9293           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9294           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9295         }
9296       }
9297
9298       // Recycle the GEP we already have if possible.
9299       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9300         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9301         GEP.setOperand(1, Sum);
9302         return &GEP;
9303       } else {
9304         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9305                        SrcGEPOperands.end()-1);
9306         Indices.push_back(Sum);
9307         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9308       }
9309     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9310                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9311                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9312       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9313       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9314                      SrcGEPOperands.end());
9315       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9316     }
9317
9318     if (!Indices.empty())
9319       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9320                                    Indices.end(), GEP.getName());
9321
9322   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9323     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9324     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9325
9326     // Scan for nonconstants...
9327     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9328     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9329     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9330       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9331
9332     if (I == E) {  // If they are all constants...
9333       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9334                                                     &Indices[0],Indices.size());
9335
9336       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9337       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9338     }
9339   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9340     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9341       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9342     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9343       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9344       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9345       //
9346       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9347       //
9348       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9349       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9350       if (const ArrayType *XATy =
9351           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9352         if (const ArrayType *CATy =
9353             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9354           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9355             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9356             // to an array of the same type as the destination pointer
9357             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9358             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9359             GEP.setOperand(0, X);
9360             return &GEP;
9361           }
9362     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9363       // Transform things like:
9364       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9365       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9366       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9367       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9368       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9369           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9370           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9371         Value *Idx[2];
9372         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9373         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9374         Value *V = InsertNewInstBefore(
9375                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9376         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9377         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9378       }
9379       
9380       // Transform things like:
9381       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9382       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9383       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9384       
9385       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9386         uint64_t ArrayEltSize =
9387             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9388         
9389         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9390         // allow either a mul, shift, or constant here.
9391         Value *NewIdx = 0;
9392         ConstantInt *Scale = 0;
9393         if (ArrayEltSize == 1) {
9394           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9395           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9396         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9397           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9398           Scale = CI;
9399         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9400           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9401               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9402             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9403             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9404             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9405             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9406           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9407                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9408             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9409             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9410           }
9411         }
9412         
9413         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9414         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9415         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9416         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9417         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9418             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9419           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9420                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9421           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9422             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9423                                                        false /*ZExt*/);
9424             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9425             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9426           }
9427
9428           // Insert the new GEP instruction.
9429           Value *Idx[2];
9430           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9431           Idx[1] = NewIdx;
9432           Instruction *NewGEP =
9433             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9434           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9435           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9436           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9437         }
9438       }
9439     }
9440   }
9441
9442   return 0;
9443 }
9444
9445 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9446   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9447   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
9448     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9449       const Type *NewTy = 
9450         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9451       AllocationInst *New = 0;
9452
9453       // Create and insert the replacement instruction...
9454       if (isa<MallocInst>(AI))
9455         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9456       else {
9457         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9458         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9459       }
9460
9461       InsertNewInstBefore(New, AI);
9462
9463       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9464       // allocas if possible...
9465       //
9466       BasicBlock::iterator It = New;
9467       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9468
9469       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9470       // insert our getelementptr instruction...
9471       //
9472       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9473       Value *Idx[2];
9474       Idx[0] = NullIdx;
9475       Idx[1] = NullIdx;
9476       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9477                                        New->getName()+".sub", It);
9478
9479       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9480       // allocation.
9481       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9482     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9483       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9484     }
9485   }
9486
9487   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9488   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9489   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9490   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9491       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9492     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9493
9494   return 0;
9495 }
9496
9497 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9498   Value *Op = FI.getOperand(0);
9499
9500   // free undef -> unreachable.
9501   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9502     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9503     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9504                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9505     return EraseInstFromFunction(FI);
9506   }
9507   
9508   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9509   // when lots of inlining happens.
9510   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9511     return EraseInstFromFunction(FI);
9512   
9513   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9514   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9515     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9516     return &FI;
9517   }
9518   
9519   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9520   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9521     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9522       AddToWorkList(GEPI);
9523       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9524       return &FI;
9525     }
9526   }
9527   
9528   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9529   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9530     if (MI->hasOneUse()) {
9531       EraseInstFromFunction(FI);
9532       return EraseInstFromFunction(*MI);
9533     }
9534
9535   return 0;
9536 }
9537
9538
9539 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9540 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9541                                         const TargetData *TD) {
9542   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9543   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9544
9545   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9546     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9547     // directly if string length is small enough.
9548     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9549     if (!Str.empty()) {
9550       unsigned len = Str.length();
9551       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9552       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9553       // Replace LI with immediate integer store.
9554       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9555         APInt StrVal(numBits, 0);
9556         APInt SingleChar(numBits, 0);
9557         if (TD->isLittleEndian()) {
9558           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9559             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9560             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9561           }
9562         } else {
9563           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9564             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9565             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9566           }
9567           // Append NULL at the end.
9568           SingleChar = 0;
9569           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9570         }
9571         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9572         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9573       }
9574     }
9575   }
9576
9577   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9578   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9579     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9580
9581     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9582          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9583       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9584       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9585       // constants.
9586       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9587         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9588           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9589             Value *Idxs[2];
9590             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9591             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9592             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9593             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9594           }
9595
9596       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9597             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9598           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9599           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9600           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9601           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9602                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9603
9604         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9605         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9606         // the result of the loaded value.
9607         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9608                                                              CI->getName(),
9609                                                          LI.isVolatile()),LI);
9610         // Now cast the result of the load.
9611         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9612       }
9613     }
9614   }
9615   return 0;
9616 }
9617
9618 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9619 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9620 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9621 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9622 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9623   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9624   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9625
9626   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9627   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9628     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9629     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9630
9631   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9632   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9633   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9634   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9635   // the load entirely).
9636   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9637
9638   while (BBI != E) {
9639     --BBI;
9640
9641     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9642       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9643     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9644       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9645
9646   }
9647   return false;
9648 }
9649
9650 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9651 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9652 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9653 /// input, because we ignore GEP indices.
9654 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9655   while (1) {
9656     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9657       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9658           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9659         Ptr = CE->getOperand(0);
9660       else
9661         return Ptr;
9662     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9663       Ptr = BCI->getOperand(0);
9664     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9665       Ptr = GEP->getOperand(0);
9666     } else {
9667       return Ptr;
9668     }
9669   }
9670 }
9671
9672 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9673   Value *Op = LI.getOperand(0);
9674
9675   // Attempt to improve the alignment.
9676   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9677   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9678     LI.setAlignment(KnownAlign);
9679
9680   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9681   if (isa<CastInst>(Op))
9682     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9683       return Res;
9684
9685   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9686   if (LI.isVolatile()) return 0;
9687   
9688   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9689     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9690     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9691     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9692     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9693       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9694         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9695     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9696       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9697         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9698   }
9699
9700   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9701     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
9702     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9703     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
9704         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
9705       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9706       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9707       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9708       // CFG.
9709       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9710                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9711       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9712     }
9713   } 
9714
9715   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9716     // load null/undef -> undef
9717     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9718     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
9719         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
9720       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9721       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9722       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9723       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9724                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9725       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9726     }
9727
9728     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9729     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9730       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9731         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9732
9733     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9734     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
9735       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9736         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9737           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9738             if (Constant *V = 
9739                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9740               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9741         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9742           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9743           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9744           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9745           // CFG.
9746           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9747                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9748           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9749         }
9750
9751       } else if (CE->isCast()) {
9752         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9753           return Res;
9754       }
9755     }
9756   }
9757     
9758   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9759   // is all undef or zero, we know what it loads.
9760   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9761     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9762       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9763         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9764       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9765         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9766     }
9767   }
9768
9769   if (Op->hasOneUse()) {
9770     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9771     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9772     // exposes redundancy in the code.
9773     //
9774     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9775     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9776     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9777     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9778     // unconditionally.
9779     //
9780     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9781       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9782       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9783           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9784         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9785                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9786         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9787                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9788         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9789       }
9790
9791       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9792       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9793         if (C->isNullValue()) {
9794           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9795           return &LI;
9796         }
9797
9798       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9799       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9800         if (C->isNullValue()) {
9801           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9802           return &LI;
9803         }
9804     }
9805   }
9806   return 0;
9807 }
9808
9809 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9810 /// when possible.
9811 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9812   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9813   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9814
9815   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9816   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9817     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9818
9819     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9820       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9821       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9822       // constants.
9823       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9824         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9825           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9826             Value* Idxs[2];
9827             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9828             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9829             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9830             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9831           }
9832
9833       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9834           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9835                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9836
9837         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9838         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9839         // the store, cast the value to be stored.
9840         Value *NewCast;
9841         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9842         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9843         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9844         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9845         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9846           if (CastSrcTy->isInteger())
9847             opcode = Instruction::IntToPtr;
9848         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9849           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9850             opcode = Instruction::PtrToInt;
9851         }
9852         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9853           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9854         else
9855           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9856             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9857             SI);
9858         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9859       }
9860     }
9861   }
9862   return 0;
9863 }
9864
9865 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9866   Value *Val = SI.getOperand(0);
9867   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9868
9869   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9870     EraseInstFromFunction(SI);
9871     ++NumCombined;
9872     return 0;
9873   }
9874   
9875   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9876   // alloca dead.
9877   if (Ptr->hasOneUse()) {
9878     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9879       EraseInstFromFunction(SI);
9880       ++NumCombined;
9881       return 0;
9882     }
9883     
9884     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9885       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9886           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9887         EraseInstFromFunction(SI);
9888         ++NumCombined;
9889         return 0;
9890       }
9891   }
9892
9893   // Attempt to improve the alignment.
9894   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9895   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9896     SI.setAlignment(KnownAlign);
9897
9898   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9899   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9900   // situation often occurs with bitfield accesses.
9901   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9902   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9903        --ScanInsts) {
9904     --BBI;
9905     
9906     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9907       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9908       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9909         ++NumDeadStore;
9910         ++BBI;
9911         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9912         continue;
9913       }
9914       break;
9915     }
9916     
9917     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9918     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9919     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9920     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9921       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9922         EraseInstFromFunction(SI);
9923         ++NumCombined;
9924         return 0;
9925       }
9926       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9927       // may not be dead.
9928       break;
9929     }
9930     
9931     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9932     if (BBI->mayWriteToMemory())
9933       break;
9934   }
9935   
9936   
9937   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9938
9939   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9940   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9941     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9942       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9943       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9944         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9945       ++NumCombined;
9946     }
9947     return 0;  // Do not modify these!
9948   }
9949
9950   // store undef, Ptr -> noop
9951   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9952     EraseInstFromFunction(SI);
9953     ++NumCombined;
9954     return 0;
9955   }
9956
9957   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9958   // source instead.
9959   if (isa<CastInst>(Ptr))
9960     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9961       return Res;
9962   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9963     if (CE->isCast())
9964       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9965         return Res;
9966
9967   
9968   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9969   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9970   BBI = &SI; ++BBI;
9971   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9972     if (BI->isUnconditional())
9973       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9974         return 0;  // xform done!
9975   
9976   return 0;
9977 }
9978
9979 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9980 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9981 /// into a phi node with a store in the successor.
9982 ///
9983 /// Simplify things like:
9984 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9985 /// into a phi node with a store in the successor.
9986 ///
9987 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9988   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9989   
9990   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9991   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9992   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9993   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9994   
9995   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9996   // the other predecessor.
9997   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9998   BasicBlock *OtherBB = 0;
9999   if (*PI != StoreBB)
10000     OtherBB = *PI;
10001   ++PI;
10002   if (PI == pred_end(DestBB))
10003     return false;
10004   
10005   if (*PI != StoreBB) {
10006     if (OtherBB)
10007       return false;
10008     OtherBB = *PI;
10009   }
10010   if (++PI != pred_end(DestBB))
10011     return false;
10012   
10013   
10014   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
10015   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
10016   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
10017   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
10018     return false;
10019   
10020   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
10021   // else' case.  there is an instruction before the branch.
10022   StoreInst *OtherStore = 0;
10023   if (OtherBr->isUnconditional()) {
10024     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
10025     --BBI;
10026     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
10027     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10028       return false;
10029   } else {
10030     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
10031     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
10032     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
10033         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
10034       return false;
10035     
10036     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
10037     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
10038     // lives in OtherBB.
10039     for (;; --BBI) {
10040       // Check to see if we find the matching store.
10041       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
10042         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10043           return false;
10044         break;
10045       }
10046       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
10047       // out of instructions, we can't do the xform.
10048       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
10049           BBI == OtherBB->begin())
10050         return false;
10051     }
10052     
10053     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
10054     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
10055     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
10056       // FIXME: This should really be AA driven.
10057       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
10058         return false;
10059     }
10060   }
10061   
10062   // Insert a PHI node now if we need it.
10063   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
10064   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
10065     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
10066     PN->reserveOperandSpace(2);
10067     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
10068     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
10069     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
10070   }
10071   
10072   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
10073   // insert it.
10074   BBI = DestBB->begin();
10075   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
10076   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
10077                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
10078   
10079   // Nuke the old stores.
10080   EraseInstFromFunction(SI);
10081   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
10082   ++NumCombined;
10083   return true;
10084 }
10085
10086
10087 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
10088   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
10089   Value *X = 0;
10090   BasicBlock *TrueDest;
10091   BasicBlock *FalseDest;
10092   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
10093       !isa<Constant>(X)) {
10094     // Swap Destinations and condition...
10095     BI.setCondition(X);
10096     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10097     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10098     return &BI;
10099   }
10100
10101   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
10102   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
10103   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
10104                              TrueDest, FalseDest)))
10105     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
10106          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10107       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
10108       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
10109       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10110       NewSCC->takeName(I);
10111       // Swap Destinations and condition...
10112       BI.setCondition(NewSCC);
10113       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10114       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10115       RemoveFromWorkList(I);
10116       I->eraseFromParent();
10117       AddToWorkList(NewSCC);
10118       return &BI;
10119     }
10120
10121   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
10122   ICmpInst::Predicate IPred;
10123   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
10124                       TrueDest, FalseDest)))
10125     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
10126          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
10127          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10128       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
10129       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
10130       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10131       NewSCC->takeName(I);
10132       // Swap Destinations and condition...
10133       BI.setCondition(NewSCC);
10134       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10135       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10136       RemoveFromWorkList(I);
10137       I->eraseFromParent();;
10138       AddToWorkList(NewSCC);
10139       return &BI;
10140     }
10141
10142   return 0;
10143 }
10144
10145 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
10146   Value *Cond = SI.getCondition();
10147   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
10148     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
10149       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
10150         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
10151         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
10152           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
10153                                                 AddRHS));
10154         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
10155         AddToWorkList(I);
10156         return &SI;
10157       }
10158   }
10159   return 0;
10160 }
10161
10162 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
10163 /// is to leave as a vector operation.
10164 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
10165   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
10166     return true;
10167   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
10168     if (isConstant) return true;
10169     // If all elts are the same, we can extract.
10170     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
10171     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10172       if (C->getOperand(i) != Op0)
10173         return false;
10174     return true;
10175   }
10176   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
10177   if (!I) return false;
10178   
10179   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
10180   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
10181   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
10182       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
10183     return true;
10184   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
10185     return true;
10186   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
10187     if (BO->hasOneUse() &&
10188         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
10189          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
10190       return true;
10191   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
10192     if (CI->hasOneUse() &&
10193         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
10194          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
10195       return true;
10196   
10197   return false;
10198 }
10199
10200 /// Read and decode a shufflevector mask.
10201 ///
10202 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
10203 /// elements in the input.
10204 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
10205   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
10206   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
10207     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
10208   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
10209     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
10210
10211   std::vector<unsigned> Result;
10212   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
10213   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
10214     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
10215       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
10216     else
10217       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
10218   return Result;
10219 }
10220
10221 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
10222 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
10223 /// extracted from the vector.
10224 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
10225   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
10226   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
10227   unsigned Width = PTy->getNumElements();
10228   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
10229     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10230   
10231   if (isa<UndefValue>(V))
10232     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10233   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
10234     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
10235   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
10236     return CP->getOperand(EltNo);
10237   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10238     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
10239     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
10240       return 0;
10241     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
10242     
10243     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
10244     // inserted value.
10245     if (EltNo == IIElt) 
10246       return III->getOperand(1);
10247     
10248     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10249     // vector input.
10250     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10251   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10252     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10253     if (InEl < Width)
10254       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10255     else if (InEl < Width*2)
10256       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10257     else
10258       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10259   }
10260   
10261   // Otherwise, we don't know.
10262   return 0;
10263 }
10264
10265 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10266
10267   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10268   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10269     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10270
10271   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10272   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10273     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10274   
10275   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10276     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
10277     // with that operand
10278     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10279     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10280       if (C->getOperand(i) != op0) {
10281         op0 = 0; 
10282         break;
10283       }
10284     if (op0)
10285       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10286   }
10287   
10288   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10289   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10290   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10291     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10292     unsigned VectorWidth = 
10293       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
10294       
10295     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
10296     // crashing the code below.
10297     if (IndexVal >= VectorWidth)
10298       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10299     
10300     // This instruction only demands the single element from the input vector.
10301     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
10302     // property.
10303     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
10304       uint64_t UndefElts;
10305       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10306                                                 1 << IndexVal,
10307                                                 UndefElts)) {
10308         EI.setOperand(0, V);
10309         return &EI;
10310       }
10311     }
10312     
10313     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10314       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10315     
10316     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10317     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10318     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10319     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10320       if (const VectorType *VT = 
10321               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10322         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10323           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10324             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10325     }
10326   }
10327   
10328   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10329     if (I->hasOneUse()) {
10330       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10331       // profitable to do so
10332       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10333         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10334         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10335           ExtractElementInst *newEI0 = 
10336             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10337                                    EI.getName()+".lhs");
10338           ExtractElementInst *newEI1 =
10339             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10340                                    EI.getName()+".rhs");
10341           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10342           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10343           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10344         }
10345       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10346         unsigned AS = 
10347           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10348         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
10349                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
10350         GetElementPtrInst *GEP = 
10351           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
10352         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10353         return new LoadInst(GEP);
10354       }
10355     }
10356     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10357       // Extracting the inserted element?
10358       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10359         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10360       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10361       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10362       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10363           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10364         AddUsesToWorkList(EI);
10365         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10366         return &EI;
10367       }
10368     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10369       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10370       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10371       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10372         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10373         Value *Src;
10374         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10375           Src = SVI->getOperand(0);
10376         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10377           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10378           Src = SVI->getOperand(1);
10379         } else {
10380           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10381         }
10382         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10383       }
10384     }
10385   }
10386   return 0;
10387 }
10388
10389 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10390 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10391 /// Otherwise, return false.
10392 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10393                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10394   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10395          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10396   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10397
10398   if (isa<UndefValue>(V)) {
10399     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10400     return true;
10401   } else if (V == LHS) {
10402     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10403       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10404     return true;
10405   } else if (V == RHS) {
10406     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10407       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10408     return true;
10409   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10410     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10411     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10412     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10413     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10414     
10415     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10416       return false;
10417     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10418     
10419     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10420       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10421       // transitively ok.
10422       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10423         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10424         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10425         return true;
10426       }      
10427     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10428       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10429           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10430         unsigned ExtractedIdx =
10431           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10432         
10433         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10434         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10435           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10436           // transitively ok.
10437           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10438             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10439             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10440               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10441                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10442             } else {
10443               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10444               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10445                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10446               
10447             }
10448             return true;
10449           }
10450         }
10451       }
10452     }
10453   }
10454   // TODO: Handle shufflevector here!
10455   
10456   return false;
10457 }
10458
10459 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10460 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10461 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10462 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10463                                      Value *&RHS) {
10464   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10465          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10466          "Invalid shuffle!");
10467   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10468
10469   if (isa<UndefValue>(V)) {
10470     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10471     return V;
10472   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10473     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10474     return V;
10475   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10476     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10477     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10478     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10479     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10480     
10481     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10482       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10483           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10484         unsigned ExtractedIdx =
10485           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10486         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10487         
10488         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10489         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10490         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10491           RHS = EI->getOperand(0);
10492           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10493           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10494             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10495           return V;
10496         }
10497         
10498         if (VecOp == RHS) {
10499           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10500           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10501           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10502             if (i != InsertedIdx)
10503               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10504           }
10505           return V;
10506         }
10507         
10508         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10509         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10510         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10511           return EI->getOperand(0);
10512         
10513       }
10514     }
10515   }
10516   // TODO: Handle shufflevector here!
10517   
10518   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10519   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10520     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10521   return V;
10522 }
10523
10524 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10525   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10526   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10527   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10528   
10529   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10530   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10531     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10532   
10533   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10534   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10535   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10536     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10537         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10538       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10539       unsigned ExtractedIdx =
10540         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10541       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10542       
10543       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10544         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10545       
10546       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10547         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10548       
10549       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10550       // back into the same place, just use the input vector.
10551       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10552         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10553       
10554       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10555       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10556       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10557       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10558       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10559         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10560         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10561         // Build a new shuffle mask.
10562         std::vector<Constant*> Mask;
10563         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10564           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10565         else {
10566           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10567           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10568                                                        NumVectorElts));
10569         } 
10570         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10571         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10572                                      ConstantVector::get(Mask));
10573       }
10574       
10575       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10576       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10577       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10578         std::vector<Constant*> Mask;
10579         Value *RHS = 0;
10580         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10581         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10582         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10583         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10584       }
10585     }
10586   }
10587
10588   return 0;
10589 }
10590
10591
10592 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10593   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10594   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10595   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10596
10597   bool MadeChange = false;
10598   
10599   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10600   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10601     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10602   
10603   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10604   // the undef, change them to undefs.
10605   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10606     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10607     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10608     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10609       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10610         Mask[i] = 2*e;
10611         MadeChange = true;
10612       }
10613     }
10614     
10615     if (MadeChange) {
10616       // Remap any references to RHS to use LHS.
10617       std::vector<Constant*> Elts;
10618       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10619         if (Mask[i] == 2*e)
10620           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10621         else
10622           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10623       }
10624       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10625     }
10626   }
10627   
10628   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10629   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10630   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10631     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10632       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10633       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10634     }
10635     
10636     // Remap any references to RHS to use LHS.
10637     std::vector<Constant*> Elts;
10638     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10639       if (Mask[i] >= 2*e)
10640         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10641       else {
10642         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10643             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10644           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10645         else
10646           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10647         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10648       }
10649     }
10650     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10651     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10652     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10653     LHS = SVI.getOperand(0);
10654     RHS = SVI.getOperand(1);
10655     MadeChange = true;
10656   }
10657   
10658   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10659   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10660     
10661   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10662     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10663     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10664     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10665       
10666     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10667     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10668   }
10669
10670   // Eliminate identity shuffles.
10671   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10672   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10673   
10674   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10675   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10676   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10677   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10678   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10679   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10680   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10681   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10682   // (splat(splat)) -> splat.
10683   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10684     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10685       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10686
10687       std::vector<unsigned> NewMask;
10688       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10689         if (Mask[i] >= 2*e)
10690           NewMask.push_back(2*e);
10691         else
10692           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10693       
10694       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10695       // the replacement.
10696       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10697         std::vector<Constant*> Elts;
10698         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10699           if (NewMask[i] >= e*2) {
10700             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10701           } else {
10702             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10703           }
10704         }
10705         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10706                                      LHSSVI->getOperand(1),
10707                                      ConstantVector::get(Elts));
10708       }
10709     }
10710   }
10711
10712   return MadeChange ? &SVI : 0;
10713 }
10714
10715
10716
10717
10718 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10719 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10720 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10721 /// end of its block.
10722 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10723   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10724
10725   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10726   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10727
10728   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10729   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10730         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10731     return false;
10732
10733   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10734   // the end of block that could change the value.
10735   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10736     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10737          Scan != E; ++Scan)
10738       if (Scan->mayWriteToMemory())
10739         return false;
10740   }
10741
10742   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10743   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10744
10745   I->moveBefore(InsertPos);
10746   ++NumSunkInst;
10747   return true;
10748 }
10749
10750
10751 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10752 /// all reachable code to the worklist.
10753 ///
10754 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10755 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10756 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10757 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10758 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10759 ///
10760 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10761                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10762                                        InstCombiner &IC,
10763                                        const TargetData *TD) {
10764   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10765   Worklist.push_back(BB);
10766
10767   while (!Worklist.empty()) {
10768     BB = Worklist.back();
10769     Worklist.pop_back();
10770     
10771     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10772     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10773     
10774     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10775       Instruction *Inst = BBI++;
10776       
10777       // DCE instruction if trivially dead.
10778       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10779         ++NumDeadInst;
10780         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10781         Inst->eraseFromParent();
10782         continue;
10783       }
10784       
10785       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10786       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10787         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10788         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10789         ++NumConstProp;
10790         Inst->eraseFromParent();
10791         continue;
10792       }
10793      
10794       IC.AddToWorkList(Inst);
10795     }
10796
10797     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10798     // constant, only visit the reachable successor.
10799     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10800     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10801       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10802         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10803         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
10804         continue;
10805       }
10806     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10807       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10808         // See if this is an explicit destination.
10809         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10810           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10811             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
10812             continue;
10813           }
10814         
10815         // Otherwise it is the default destination.
10816         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10817         continue;
10818       }
10819     }
10820     
10821     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10822       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10823   }
10824 }
10825
10826 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10827   bool Changed = false;
10828   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10829   
10830   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10831              << F.getNameStr() << "\n");
10832
10833   {
10834     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10835     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10836     // track of which blocks we visit.
10837     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10838     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10839
10840     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10841     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10842     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10843     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10844       if (!Visited.count(BB)) {
10845         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10846         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10847           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10848
10849           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10850           ++NumDeadInst;
10851
10852           if (!I->use_empty())
10853             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10854           I->eraseFromParent();
10855         }
10856       }
10857   }
10858
10859   while (!Worklist.empty()) {
10860     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10861     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10862
10863     // Check to see if we can DCE the instruction.
10864     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10865       // Add operands to the worklist.
10866       if (I->getNumOperands() < 4)
10867         AddUsesToWorkList(*I);
10868       ++NumDeadInst;
10869
10870       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10871
10872       I->eraseFromParent();
10873       RemoveFromWorkList(I);
10874       continue;
10875     }
10876
10877     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10878     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10879       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10880
10881       // Add operands to the worklist.
10882       AddUsesToWorkList(*I);
10883       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10884
10885       ++NumConstProp;
10886       I->eraseFromParent();
10887       RemoveFromWorkList(I);
10888       continue;
10889     }
10890
10891     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10892     if (I->hasOneUse()) {
10893       BasicBlock *BB = I->getParent();
10894       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10895       if (UserParent != BB) {
10896         bool UserIsSuccessor = false;
10897         // See if the user is one of our successors.
10898         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10899           if (*SI == UserParent) {
10900             UserIsSuccessor = true;
10901             break;
10902           }
10903
10904         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10905         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10906         // otherwise), we can keep going.
10907         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10908             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10909           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10910           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10911       }
10912     }
10913
10914     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10915 #ifndef NDEBUG
10916     std::string OrigI;
10917 #endif
10918     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10919     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10920       ++NumCombined;
10921       // Should we replace the old instruction with a new one?
10922       if (Result != I) {
10923         DOUT << "IC: Old = " << *I
10924              << "    New = " << *Result;
10925
10926         // Everything uses the new instruction now.
10927         I->replaceAllUsesWith(Result);
10928
10929         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10930         AddToWorkList(Result);
10931         AddUsersToWorkList(*Result);
10932
10933         // Move the name to the new instruction first.
10934         Result->takeName(I);
10935
10936         // Insert the new instruction into the basic block...
10937         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10938         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10939
10940         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10941           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10942             ++InsertPos;
10943
10944         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10945
10946         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10947         // use counts.
10948         AddUsesToWorkList(*I);
10949
10950         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10951         // we do not process an instruction that has been deleted.
10952         RemoveFromWorkList(I);
10953
10954         // Erase the old instruction.
10955         InstParent->getInstList().erase(I);
10956       } else {
10957 #ifndef NDEBUG
10958         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10959              << "    New = " << *I;
10960 #endif
10961
10962         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10963         // if so, remove it.
10964         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10965           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10966           // use counts.
10967           AddUsesToWorkList(*I);
10968
10969           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10970           // occurrences of this instruction.
10971           RemoveFromWorkList(I);
10972           I->eraseFromParent();
10973         } else {
10974           AddToWorkList(I);
10975           AddUsersToWorkList(*I);
10976         }
10977       }
10978       Changed = true;
10979     }
10980   }
10981
10982   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10983     
10984   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10985   WorklistMap.clear();
10986   return Changed;
10987 }
10988
10989
10990 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10991   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10992   
10993   bool EverMadeChange = false;
10994
10995   // Iterate while there is work to do.
10996   unsigned Iteration = 0;
10997   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10998     EverMadeChange = true;
10999   return EverMadeChange;
11000 }
11001
11002 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
11003   return new InstCombiner();
11004 }
11005