Fix a gcc 4.2 warning.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add int %X, 1
16 //    %Z = add int %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add int %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. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All SetCC 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/Target/TargetData.h"
43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
46 #include "llvm/Support/Debug.h"
47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
48 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
49 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
51 #include "llvm/Support/Compiler.h"
52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
53 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
54 #include <algorithm>
55 #include <iostream>
56 using namespace llvm;
57 using namespace llvm::PatternMatch;
58
59 namespace {
60   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
61   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
62   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
63   Statistic<> NumDeadStore("instcombine", "Number of dead stores eliminated");
64   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
65
66   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
67     : public FunctionPass,
68       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
69     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
70     std::vector<Instruction*> WorkList;
71     TargetData *TD;
72
73     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
74     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
75     /// now.
76     ///
77     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
78       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
79            UI != UE; ++UI)
80         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
81     }
82
83     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
84     /// the work lists because they might get more simplified now.
85     ///
86     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
87       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
88         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
89           WorkList.push_back(Op);
90     }
91     
92     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
93     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
94     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
95     ///
96     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
97     ///
98     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
99       Value *R = I.getOperand(op);
100       
101       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
102         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
103           WorkList.push_back(Op);
104           // Set the operand to undef to drop the use.
105           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
106         }
107       
108       return R;
109     }
110
111     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
112     void removeFromWorkList(Instruction *I);
113   public:
114     virtual bool runOnFunction(Function &F);
115
116     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
117       AU.addRequired<TargetData>();
118       AU.addPreservedID(LCSSAID);
119       AU.setPreservesCFG();
120     }
121
122     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
123
124     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
125     // instruction types.  The semantics are as follows:
126     // Return Value:
127     //    null        - No change was made
128     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
129     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
130     //
131     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
132     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
133     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
134     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
135     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
136     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
137     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
138     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
139     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
140     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
141     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
142     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
143     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
144     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
145     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
146     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
147     Instruction *visitSetCondInst(SetCondInst &I);
148     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI);
149
150     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
151                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
152     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
153     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
154                                      ShiftInst &I);
155     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
156     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
157                                 Instruction *FI);
158     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
159     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
160     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
161     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
162     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
163     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
164     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
165     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
166     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
167     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
168     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
169     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
170     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
171     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
172
173     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
174     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
175
176   private:
177     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
178     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
179
180   public:
181     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
182     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
183     //
184     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
185       assert(New && New->getParent() == 0 &&
186              "New instruction already inserted into a basic block!");
187       BasicBlock *BB = Old.getParent();
188       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
189       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
190       return New;
191     }
192
193     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
194     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
195     /// cast.
196     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
197       if (V->getType() == Ty) return V;
198
199       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
200         return ConstantExpr::getCast(CV, Ty);
201       
202       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
203       WorkList.push_back(C);
204       return C;
205     }
206
207     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
208     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
209     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
210     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
211     // modified.
212     //
213     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
214       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
215       if (&I != V) {
216         I.replaceAllUsesWith(V);
217         return &I;
218       } else {
219         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
220         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
221         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
222         return &I;
223       }
224     }
225
226     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
227     // found to be replacable with another preexisting expression or was
228     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
229     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
230     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
231     //
232     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
233       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
234       if (Old != New)
235         Old->replaceAllUsesWith(New);
236       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
237         WorkList.push_back(I);
238       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
239         WorkList.push_back(I);
240       return true;
241     }
242     
243     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
244     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
245     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
246     // this function.
247     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
248       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
249       AddUsesToWorkList(I);
250       removeFromWorkList(&I);
251       I.eraseFromParent();
252       return 0;  // Don't do anything with FI
253     }
254
255   private:
256     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
257     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
258     /// casts that are known to not do anything...
259     ///
260     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
261                                    Instruction *InsertBefore);
262
263     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
264     // operators.
265     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
266
267     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t Mask, 
268                               uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
269                               unsigned Depth = 0);
270
271     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
272                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
273       
274     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
275     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
276     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
277     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
278
279     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
280     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
281     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
282     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
283     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
284     
285     
286     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
287                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
288     
289     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantIntegral *Mask,
290                               bool isSub, Instruction &I);
291     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
292                                  bool Inside, Instruction &IB);
293     Instruction *PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI, AllocationInst &AI);
294     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
295
296     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty);
297   };
298
299   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
300 }
301
302 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
303 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
304 static unsigned getComplexity(Value *V) {
305   if (isa<Instruction>(V)) {
306     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
307       return 3;
308     return 4;
309   }
310   if (isa<Argument>(V)) return 3;
311   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
312 }
313
314 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
315 // it.
316 static bool isOnlyUse(Value *V) {
317   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
318 }
319
320 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
321 // though a va_arg area...
322 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
323   switch (Ty->getTypeID()) {
324   case Type::SByteTyID:
325   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
326   case Type::UByteTyID:
327   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
328   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
329   default:               return Ty;
330   }
331 }
332
333 /// isCast - If the specified operand is a CastInst or a constant expr cast,
334 /// return the operand value, otherwise return null.
335 static Value *isCast(Value *V) {
336   if (CastInst *I = dyn_cast<CastInst>(V))
337     return I->getOperand(0);
338   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
339     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
340       return CE->getOperand(0);
341   return 0;
342 }
343
344 enum CastType {
345   Noop     = 0,
346   Truncate = 1,
347   Signext  = 2,
348   Zeroext  = 3
349 };
350
351 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
352 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
353 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
354   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
355          "Only works on integral types!");
356   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSizeInBits();
357   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSizeInBits();
358   
359   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
360   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
361   if (Src->isSigned()) return Signext;
362   return Zeroext;
363 }
364
365
366 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
367 // instruction.
368 //
369 static bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
370                                    const Type *DstTy, TargetData *TD) {
371   
372   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
373   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
374   // int->float->int would not be allowed).
375   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
376     return true;
377   
378   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
379   // integers of the appropriate size for the code below.
380   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
381   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
382   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
383   
384   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
385   // change...
386   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
387     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
388     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
389     
390     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
391     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
392     static const unsigned CastResult[] = {
393       // First cast is noop
394       0, 1, 2, 3,
395       // First cast is a truncate
396       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
397                           // First cast is a sign ext
398       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
399                           // First cast is a zero ext
400       3, 5, 3, 3,
401     };
402     
403     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
404     switch (Result) {
405     default: assert(0 && "Illegal table value!");
406     case 0:
407     case 1:
408     case 2:
409     case 3:
410       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
411       // truncates, we could eliminate more casts.
412       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
413     case 4:
414       return false;  // Not possible to eliminate this here.
415     case 5:
416       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
417       // is a truncate or noop.
418       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
419       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
420         return true;
421         // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
422         // result will match the sign/zeroextendness of the result.
423         return ResultCast == FirstCast;
424     }
425   }
426   
427   // If this is a cast from 'float -> double -> integer', cast from
428   // 'float -> integer' directly, as the value isn't changed by the 
429   // float->double conversion.
430   if (SrcTy->isFloatingPoint() && MidTy->isFloatingPoint() &&
431       DstTy->isIntegral() && 
432       SrcTy->getPrimitiveSize() < MidTy->getPrimitiveSize())
433     return true;
434   
435   // Packed type conversions don't modify bits.
436   if (isa<PackedType>(SrcTy) && isa<PackedType>(MidTy) &&isa<PackedType>(DstTy))
437     return true;
438   
439   return false;
440 }
441
442 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
443 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
444 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
445 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
446   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
447   
448   // If this is a noop cast, it isn't real codegen.
449   if (V->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Ty))
450     return false;
451
452   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
453   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
454     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
455                                TD))
456       return false;
457   return true;
458 }
459
460 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
461 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
462 /// casts that are known to not do anything...
463 ///
464 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
465                                              Instruction *InsertBefore) {
466   if (V->getType() == DestTy) return V;
467   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
468     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
469   
470   return InsertCastBefore(V, DestTy, *InsertBefore);
471 }
472
473 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
474 // operators:
475 //
476 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
477 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
478 //     binary operators.
479 //
480 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
481 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
482 //
483 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
484   bool Changed = false;
485   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
486     Changed = !I.swapOperands();
487
488   if (!I.isAssociative()) return Changed;
489   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
490   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
491     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
492       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
493         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
494                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
495                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
496         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
497         I.setOperand(1, Folded);
498         return true;
499       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
500         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
501             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
502           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
503           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
504
505           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
506           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
507           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
508                                                     Op1->getOperand(0),
509                                                     Op1->getName(), &I);
510           WorkList.push_back(New);
511           I.setOperand(0, New);
512           I.setOperand(1, Folded);
513           return true;
514         }
515     }
516   return Changed;
517 }
518
519 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
520 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
521 //
522 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
523   if (BinaryOperator::isNeg(V))
524     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
525
526   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
527   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
528     return ConstantExpr::getNeg(C);
529   return 0;
530 }
531
532 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
533   if (BinaryOperator::isNot(V))
534     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
535
536   // Constants can be considered to be not'ed values...
537   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
538     return ConstantExpr::getNot(C);
539   return 0;
540 }
541
542 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
543 // other computations (because it has a constant operand), return the
544 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
545 // Otherwise, return null.
546 //
547 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
548   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
549     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
550       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
551         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
552           return I->getOperand(0);
553       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
554         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
555           // The multiplier is really 1 << CST.
556           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
557           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
558           return I->getOperand(0);
559         }
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
565 /// expression, return it.
566 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
567   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
568   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
569     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
570       return cast<User>(V);
571   return false;
572 }
573
574 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
575 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
576   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
577                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
578 }
579 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
580   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
581                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
582 }
583
584 /// GetConstantInType - Return a ConstantInt with the specified type and value.
585 ///
586 static ConstantIntegral *GetConstantInType(const Type *Ty, uint64_t Val) {
587   if (Ty->isUnsigned()) 
588     return ConstantInt::get(Ty, Val);
589   else if (Ty->getTypeID() == Type::BoolTyID)
590     return ConstantBool::get(Val);
591   int64_t SVal = Val;
592   SVal <<= 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
593   SVal >>= 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
594   return ConstantInt::get(Ty, SVal);
595 }
596
597
598 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
599 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
600 /// bitsets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
601 /// processing.
602 static void ComputeMaskedBits(Value *V, uint64_t Mask, uint64_t &KnownZero,
603                               uint64_t &KnownOne, unsigned Depth = 0) {
604   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
605   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
606   // it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
607   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
608   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
609   // this won't lose us code quality.
610   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V)) {
611     // We know all of the bits for a constant!
612     KnownOne = CI->getZExtValue() & Mask;
613     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
614     return;
615   }
616
617   KnownZero = KnownOne = 0;   // Don't know anything.
618   if (Depth == 6 || Mask == 0)
619     return;  // Limit search depth.
620
621   uint64_t KnownZero2, KnownOne2;
622   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
623   if (!I) return;
624
625   Mask &= V->getType()->getIntegralTypeMask();
626   
627   switch (I->getOpcode()) {
628   case Instruction::And:
629     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
630     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
631     Mask &= ~KnownZero;
632     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
633     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
634     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
635     
636     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
637     KnownOne &= KnownOne2;
638     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
639     KnownZero |= KnownZero2;
640     return;
641   case Instruction::Or:
642     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
643     Mask &= ~KnownOne;
644     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
645     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
646     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
647     
648     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
649     KnownZero &= KnownZero2;
650     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
651     KnownOne |= KnownOne2;
652     return;
653   case Instruction::Xor: {
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
655     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
656     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
658     
659     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
660     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
661     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
662     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
663     KnownZero = KnownZeroOut;
664     return;
665   }
666   case Instruction::Select:
667     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
668     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
669     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
670     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
671
672     // Only known if known in both the LHS and RHS.
673     KnownOne &= KnownOne2;
674     KnownZero &= KnownZero2;
675     return;
676   case Instruction::Cast: {
677     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
678     if (!SrcTy->isIntegral()) return;
679     
680     // If this is an integer truncate or noop, just look in the input.
681     if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= 
682            I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
683       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
684       return;
685     }
686
687     // Sign or Zero extension.  Compute the bits in the result that are not
688     // present in the input.
689     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getIntegralTypeMask();
690     uint64_t NewBits = I->getType()->getIntegralTypeMask() & NotIn;
691       
692     // Handle zero extension.
693     if (!SrcTy->isSigned()) {
694       Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
695       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
696       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
697       // The top bits are known to be zero.
698       KnownZero |= NewBits;
699     } else {
700       // Sign extension.
701       Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
702       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
703       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
704
705       // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
706       // top bits of the result.
707       uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
708       if (KnownZero & InSignBit) {          // Input sign bit known zero
709         KnownZero |= NewBits;
710         KnownOne &= ~NewBits;
711       } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
712         KnownOne |= NewBits;
713         KnownZero &= ~NewBits;
714       } else {                              // Input sign bit unknown
715         KnownZero &= ~NewBits;
716         KnownOne &= ~NewBits;
717       }
718     }
719     return;
720   }
721   case Instruction::Shl:
722     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
723     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
724       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
725       Mask >>= ShiftAmt;
726       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
727       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
728       KnownZero <<= ShiftAmt;
729       KnownOne  <<= ShiftAmt;
730       KnownZero |= (1ULL << ShiftAmt)-1;  // low bits known zero.
731       return;
732     }
733     break;
734   case Instruction::LShr:
735     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
736     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
737       // Compute the new bits that are at the top now.
738       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
739       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
740       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-ShiftAmt;
741       
742       // Unsigned shift right.
743       Mask <<= ShiftAmt;
744       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
745       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
746       KnownZero >>= ShiftAmt;
747       KnownOne  >>= ShiftAmt;
748       KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
749       return;
750     }
751     break;
752   case Instruction::AShr:
753     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
754     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
755       // Compute the new bits that are at the top now.
756       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
757       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
758       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-ShiftAmt;
759       
760       // Signed shift right.
761       Mask <<= ShiftAmt;
762       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
763       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
764       KnownZero >>= ShiftAmt;
765       KnownOne  >>= ShiftAmt;
766         
767       // Handle the sign bits.
768       uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
769       SignBit >>= ShiftAmt;  // Adjust to where it is now in the mask.
770         
771       if (KnownZero & SignBit) {       // New bits are known zero.
772         KnownZero |= HighBits;
773       } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
774         KnownOne |= HighBits;
775       }
776       return;
777     }
778     break;
779   }
780 }
781
782 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
783 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
784 /// for bits that V cannot have.
785 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, uint64_t Mask, unsigned Depth = 0) {
786   uint64_t KnownZero, KnownOne;
787   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
788   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
789   return (KnownZero & Mask) == Mask;
790 }
791
792 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
793 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
794 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
795 /// constant and return true.
796 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
797                                    uint64_t Demanded) {
798   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
799   if (!OpC) return false;
800
801   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
802   if ((~Demanded & OpC->getZExtValue()) == 0)
803     return false;
804
805   // This is producing any bits that are not needed, shrink the RHS.
806   uint64_t Val = Demanded & OpC->getZExtValue();
807   I->setOperand(OpNo, GetConstantInType(OpC->getType(), Val));
808   return true;
809 }
810
811 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
812 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
813 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
814 // min/max.
815 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
816                                                    uint64_t KnownZero,
817                                                    uint64_t KnownOne,
818                                                    int64_t &Min, int64_t &Max) {
819   uint64_t TypeBits = Ty->getIntegralTypeMask();
820   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
821
822   uint64_t SignBit = 1ULL << (Ty->getPrimitiveSizeInBits()-1);
823   
824   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
825   // bit if it is unknown.
826   Min = KnownOne;
827   Max = KnownOne|UnknownBits;
828   
829   if (SignBit & UnknownBits) { // Sign bit is unknown
830     Min |= SignBit;
831     Max &= ~SignBit;
832   }
833   
834   // Sign extend the min/max values.
835   int ShAmt = 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
836   Min = (Min << ShAmt) >> ShAmt;
837   Max = (Max << ShAmt) >> ShAmt;
838 }
839
840 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
841 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
842 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
843 // min/max.
844 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
845                                                      uint64_t KnownZero,
846                                                      uint64_t KnownOne,
847                                                      uint64_t &Min,
848                                                      uint64_t &Max) {
849   uint64_t TypeBits = Ty->getIntegralTypeMask();
850   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
851   
852   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
853   Min = KnownOne;
854   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
855   Max = KnownOne|UnknownBits;
856 }
857
858
859 /// SimplifyDemandedBits - Look at V.  At this point, we know that only the
860 /// DemandedMask bits of the result of V are ever used downstream.  If we can
861 /// use this information to simplify V, do so and return true.  Otherwise,
862 /// analyze the expression and return a mask of KnownOne and KnownZero bits for
863 /// the expression (used to simplify the caller).  The KnownZero/One bits may
864 /// only be accurate for those bits in the DemandedMask.
865 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t DemandedMask,
866                                         uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
867                                         unsigned Depth) {
868   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V)) {
869     // We know all of the bits for a constant!
870     KnownOne = CI->getZExtValue() & DemandedMask;
871     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
872     return false;
873   }
874   
875   KnownZero = KnownOne = 0;
876   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
877     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
878       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
879       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
880       return false;
881     }
882     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
883     // just set the DemandedMask to all bits.
884     DemandedMask = V->getType()->getIntegralTypeMask();
885   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
886     if (V != UndefValue::get(V->getType()))
887       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(V->getType()));
888     return false;
889   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
890     return false;
891   }
892   
893   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
894   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
895
896   DemandedMask &= V->getType()->getIntegralTypeMask();
897   
898   uint64_t KnownZero2, KnownOne2;
899   switch (I->getOpcode()) {
900   default: break;
901   case Instruction::And:
902     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
903     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
904                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
905       return true;
906     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
907
908     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
909     // LHS.
910     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownZero,
911                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
912       return true;
913     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
914
915     // If all of the demanded bits are known one on one side, return the other.
916     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
917     if ((DemandedMask & ~KnownZero2 & KnownOne) == (DemandedMask & ~KnownZero2))
918       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
919     if ((DemandedMask & ~KnownZero & KnownOne2) == (DemandedMask & ~KnownZero))
920       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
921     
922     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
923     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownZero2)) == DemandedMask)
924       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(I->getType()));
925       
926     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
927     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~KnownZero2))
928       return UpdateValueUsesWith(I, I);
929       
930     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
931     KnownOne &= KnownOne2;
932     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
933     KnownZero |= KnownZero2;
934     break;
935   case Instruction::Or:
936     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
937                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
938       return true;
939     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
940     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownOne, 
941                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
942       return true;
943     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
944     
945     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
946     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
947     if ((DemandedMask & ~KnownOne2 & KnownZero) == (DemandedMask & ~KnownOne2))
948       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
949     if ((DemandedMask & ~KnownOne & KnownZero2) == (DemandedMask & ~KnownOne))
950       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
951
952     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
953     // the other side, just use the 'other' side.
954     if ((DemandedMask & (~KnownZero) & KnownOne2) == 
955         (DemandedMask & (~KnownZero)))
956       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
957     if ((DemandedMask & (~KnownZero2) & KnownOne) == 
958         (DemandedMask & (~KnownZero2)))
959       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
960         
961     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
962     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
963       return UpdateValueUsesWith(I, I);
964           
965     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
966     KnownZero &= KnownZero2;
967     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
968     KnownOne |= KnownOne2;
969     break;
970   case Instruction::Xor: {
971     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
972                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
973       return true;
974     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
975     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
976                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
977       return true;
978     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
979     
980     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
981     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
982     if ((DemandedMask & KnownZero) == DemandedMask)
983       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
984     if ((DemandedMask & KnownZero2) == DemandedMask)
985       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
986     
987     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
988     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
989     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
990     uint64_t KnownOneOut = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
991     
992     // If all of the unknown bits are known to be zero on one side or the other
993     // (but not both) turn this into an *inclusive* or.
994     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
995     if (uint64_t UnknownBits = DemandedMask & ~(KnownZeroOut|KnownOneOut)) {
996       if ((UnknownBits & (KnownZero|KnownZero2)) == UnknownBits) {
997         Instruction *Or =
998           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
999                                    I->getName());
1000         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1001         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1002       }
1003     }
1004     
1005     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1006     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1007     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1008     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1009     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask) { // all known
1010       if ((KnownOne & KnownOne2) == KnownOne) {
1011         Constant *AndC = GetConstantInType(I->getType(), 
1012                                            ~KnownOne & DemandedMask);
1013         Instruction *And = 
1014           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1015         InsertNewInstBefore(And, *I);
1016         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1017       }
1018     }
1019     
1020     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1021     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1022     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1023       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1024     
1025     KnownZero = KnownZeroOut;
1026     KnownOne  = KnownOneOut;
1027     break;
1028   }
1029   case Instruction::Select:
1030     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1031                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1032       return true;
1033     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1034                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1035       return true;
1036     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1037     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1038     
1039     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1040     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1041       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1042     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1043       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1044     
1045     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1046     KnownOne &= KnownOne2;
1047     KnownZero &= KnownZero2;
1048     break;
1049   case Instruction::Cast: {
1050     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
1051     if (!SrcTy->isIntegral()) return false;
1052     
1053     // If this is an integer truncate or noop, just look in the input.
1054     if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= 
1055         I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
1056       // Cast to bool is a comparison against 0, which demands all bits.  We
1057       // can't propagate anything useful up.
1058       if (I->getType() == Type::BoolTy)
1059         break;
1060       
1061       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1062                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1063         return true;
1064       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1065       break;
1066     }
1067     
1068     // Sign or Zero extension.  Compute the bits in the result that are not
1069     // present in the input.
1070     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getIntegralTypeMask();
1071     uint64_t NewBits = I->getType()->getIntegralTypeMask() & NotIn;
1072     
1073     // Handle zero extension.
1074     if (!SrcTy->isSigned()) {
1075       DemandedMask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
1076       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1077                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1078         return true;
1079       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1080       // The top bits are known to be zero.
1081       KnownZero |= NewBits;
1082     } else {
1083       // Sign extension.
1084       uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1085       int64_t InputDemandedBits = DemandedMask & SrcTy->getIntegralTypeMask();
1086
1087       // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1088       // bit is demanded.
1089       if (NewBits & DemandedMask)
1090         InputDemandedBits |= InSignBit;
1091       
1092       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1093                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1094         return true;
1095       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1096       
1097       // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1098       // top bits of the result.
1099
1100       // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1101       // convert this into a zero extension.
1102       if ((KnownZero & InSignBit) || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1103         // Convert to unsigned first.
1104         Value *NewVal = 
1105           InsertCastBefore(I->getOperand(0), SrcTy->getUnsignedVersion(), *I);
1106         // Then cast that to the destination type.
1107         NewVal = new CastInst(NewVal, I->getType(), I->getName());
1108         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1109         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1110       } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
1111         KnownOne |= NewBits;
1112         KnownZero &= ~NewBits;
1113       } else {                              // Input sign bit unknown
1114         KnownZero &= ~NewBits;
1115         KnownOne &= ~NewBits;
1116       }
1117     }
1118     break;
1119   }
1120   case Instruction::Add:
1121     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1122     // we can do.
1123     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1124       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1125       // won't work if the RHS is zero.
1126       if (RHS->isNullValue())
1127         break;
1128       
1129       // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1130       // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1131       // either.
1132       
1133       // Shift the demanded mask up so that it's at the top of the uint64_t.
1134       unsigned BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1135       unsigned NLZ = CountLeadingZeros_64(DemandedMask << (64-BitWidth));
1136       
1137       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1138       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1139       uint64_t InDemandedBits = ~0ULL >> 64-BitWidth+NLZ;
1140
1141       // Find information about known zero/one bits in the input.
1142       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1143                                KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1144         return true;
1145
1146       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1147       // the constant.
1148       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1149         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1150       
1151       // Avoid excess work.
1152       if (KnownZero2 == 0 && KnownOne2 == 0)
1153         break;
1154       
1155       // Turn it into OR if input bits are zero.
1156       if ((KnownZero2 & RHS->getZExtValue()) == RHS->getZExtValue()) {
1157         Instruction *Or =
1158           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1159                                    I->getName());
1160         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1161         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1162       }
1163       
1164       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1165       // depending on potential carries from the input constant and the
1166       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1167       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1168       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1169       
1170       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1171       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1172       // this scan.
1173       uint64_t RHSVal = RHS->getZExtValue();
1174       
1175       bool CarryIn = false;
1176       uint64_t CarryBits = 0;
1177       uint64_t CurBit = 1;
1178       for (unsigned i = 0; i != BitWidth; ++i, CurBit <<= 1) {
1179         // Record the current carry in.
1180         if (CarryIn) CarryBits |= CurBit;
1181         
1182         bool CarryOut;
1183         
1184         // This bit has a carry out unless it is "zero + zero" or
1185         // "zero + anything" with no carry in.
1186         if ((KnownZero2 & CurBit) && ((RHSVal & CurBit) == 0)) {
1187           CarryOut = false;  // 0 + 0 has no carry out, even with carry in.
1188         } else if (!CarryIn &&
1189                    ((KnownZero2 & CurBit) || ((RHSVal & CurBit) == 0))) {
1190           CarryOut = false;  // 0 + anything has no carry out if no carry in.
1191         } else {
1192           // Otherwise, we have to assume we have a carry out.
1193           CarryOut = true;
1194         }
1195         
1196         // This stage's carry out becomes the next stage's carry-in.
1197         CarryIn = CarryOut;
1198       }
1199       
1200       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1201       
1202       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1203       // other, and there is no input carry.
1204       KnownOne = ((KnownZero2 & RHSVal) | (KnownOne2 & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1205       
1206       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1207       // is no input carry.
1208       KnownZero = KnownZero2 & ~RHSVal & ~CarryBits;
1209     }
1210     break;
1211   case Instruction::Shl:
1212     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1213       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1214       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask >> ShiftAmt, 
1215                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1216         return true;
1217       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1218       KnownZero <<= ShiftAmt;
1219       KnownOne  <<= ShiftAmt;
1220       KnownZero |= (1ULL << ShiftAmt) - 1;  // low bits known zero.
1221     }
1222     break;
1223   case Instruction::LShr:
1224     // For a logical shift right
1225     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1226       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1227       
1228       // Compute the new bits that are at the top now.
1229       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
1230       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() - ShiftAmt;
1231       uint64_t TypeMask = I->getType()->getIntegralTypeMask();
1232       // Unsigned shift right.
1233       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1234                               (DemandedMask << ShiftAmt) & TypeMask,
1235                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1236         return true;
1237       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1238       KnownZero &= TypeMask;
1239       KnownOne  &= TypeMask;
1240       KnownZero >>= ShiftAmt;
1241       KnownOne  >>= ShiftAmt;
1242       KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1243     }
1244     break;
1245   case Instruction::AShr:
1246     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1247     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1248     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1249     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1250     if (DemandedMask == 1) {
1251       // Perform the logical shift right.
1252       Value *NewVal = new ShiftInst(Instruction::LShr, I->getOperand(0), 
1253                                     I->getOperand(1), I->getName());
1254       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1255       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1256     }    
1257     
1258     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1259       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1260       
1261       // Compute the new bits that are at the top now.
1262       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
1263       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits() - ShiftAmt;
1264       uint64_t TypeMask = I->getType()->getIntegralTypeMask();
1265       // Signed shift right.
1266       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1267                                (DemandedMask << ShiftAmt) & TypeMask,
1268                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1269         return true;
1270       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1271       KnownZero &= TypeMask;
1272       KnownOne  &= TypeMask;
1273       KnownZero >>= ShiftAmt;
1274       KnownOne  >>= ShiftAmt;
1275         
1276       // Handle the sign bits.
1277       uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1278       SignBit >>= ShiftAmt;  // Adjust to where it is now in the mask.
1279         
1280       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1281       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1282       if ((KnownZero & SignBit) || (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1283         // Perform the logical shift right.
1284         Value *NewVal = new ShiftInst(Instruction::LShr, I->getOperand(0), 
1285                                       SA, I->getName());
1286         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1287         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1288       } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
1289         KnownOne |= HighBits;
1290       }
1291     }
1292     break;
1293   }
1294   
1295   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1296   // constant.
1297   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
1298     return UpdateValueUsesWith(I, GetConstantInType(I->getType(), KnownOne));
1299   return false;
1300 }  
1301
1302
1303 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1304 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1305 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1306 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1307 ///
1308 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1309 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1310 /// returned.  This returns null if no change was made.
1311 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1312                                                 uint64_t &UndefElts,
1313                                                 unsigned Depth) {
1314   unsigned VWidth = cast<PackedType>(V->getType())->getNumElements();
1315   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1316   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1317   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1318          "Invalid DemandedElts!");
1319
1320   if (isa<UndefValue>(V)) {
1321     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1322     UndefElts = EltMask;
1323     return 0;
1324   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1325     UndefElts = EltMask;
1326     return UndefValue::get(V->getType());
1327   }
1328   
1329   UndefElts = 0;
1330   if (ConstantPacked *CP = dyn_cast<ConstantPacked>(V)) {
1331     const Type *EltTy = cast<PackedType>(V->getType())->getElementType();
1332     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1333
1334     std::vector<Constant*> Elts;
1335     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1336       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1337         Elts.push_back(Undef);
1338         UndefElts |= (1ULL << i);
1339       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1340         Elts.push_back(Undef);
1341         UndefElts |= (1ULL << i);
1342       } else {                               // Otherwise, defined.
1343         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1344       }
1345         
1346     // If we changed the constant, return it.
1347     Constant *NewCP = ConstantPacked::get(Elts);
1348     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1349   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1350     // Simplify the CAZ to a ConstantPacked where the non-demanded elements are
1351     // set to undef.
1352     const Type *EltTy = cast<PackedType>(V->getType())->getElementType();
1353     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1354     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1355     std::vector<Constant*> Elts;
1356     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1357       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1358     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1359     return ConstantPacked::get(Elts);
1360   }
1361   
1362   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1363     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1364       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1365       return false;
1366     }
1367     return false;
1368   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1369     return false;
1370   }
1371   
1372   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1373   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1374   
1375   bool MadeChange = false;
1376   uint64_t UndefElts2;
1377   Value *TmpV;
1378   switch (I->getOpcode()) {
1379   default: break;
1380     
1381   case Instruction::InsertElement: {
1382     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1383     // demand exactly the same input as we produce.
1384     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1385     if (Idx == 0) {
1386       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1387       // which elt is getting updated.
1388       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1389                                         UndefElts2, Depth+1);
1390       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1391       break;
1392     }
1393     
1394     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1395     // insertelement.
1396     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1397     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1398       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1399     
1400     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1401     // input demanded set is simpler than the output set.
1402     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1403                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1404                                       UndefElts, Depth+1);
1405     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1406
1407     // The inserted element is defined.
1408     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1409     break;
1410   }
1411     
1412   case Instruction::And:
1413   case Instruction::Or:
1414   case Instruction::Xor:
1415   case Instruction::Add:
1416   case Instruction::Sub:
1417   case Instruction::Mul:
1418     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1419     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1420                                       UndefElts, Depth+1);
1421     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1422     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1423                                       UndefElts2, Depth+1);
1424     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1425       
1426     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1427     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1428     UndefElts &= UndefElts2;
1429     break;
1430     
1431   case Instruction::Call: {
1432     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1433     if (!II) break;
1434     switch (II->getIntrinsicID()) {
1435     default: break;
1436       
1437     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1438     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1439     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1440     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1441     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1442     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1443     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1444     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1445     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1446     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1447       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1448                                         UndefElts, Depth+1);
1449       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1450       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1451                                         UndefElts2, Depth+1);
1452       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1453
1454       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1455       // scalarize it now.
1456       if (DemandedElts == 1) {
1457         switch (II->getIntrinsicID()) {
1458         default: break;
1459         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1460         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1461         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1462         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1463           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1464           Value *LHS = II->getOperand(1);
1465           Value *RHS = II->getOperand(2);
1466           // Extract the element as scalars.
1467           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1468           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1469           
1470           switch (II->getIntrinsicID()) {
1471           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1472           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1473           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1474             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1475                                                         II->getName()), *II);
1476             break;
1477           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1478           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1479             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1480                                                          II->getName()), *II);
1481             break;
1482           }
1483           
1484           Instruction *New =
1485             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1486                                   II->getName());
1487           InsertNewInstBefore(New, *II);
1488           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1489           return New;
1490         }            
1491       }
1492         
1493       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1494       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1495       UndefElts &= UndefElts2;
1496       break;
1497     }
1498     break;
1499   }
1500   }
1501   return MadeChange ? I : 0;
1502 }
1503
1504 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
1505 // true when both operands are equal...
1506 //
1507 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
1508   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1509          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
1510          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
1511 }
1512
1513 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1514 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1515 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1516 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1517 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1518 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1519 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1520 ///
1521 template<typename Functor>
1522 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1523   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1524   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1525
1526   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1527   if (F.shouldApply(LHS))
1528     return F.apply(Root);
1529
1530   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1531   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1532   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1533     // Should we apply this transform to the RHS?
1534     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1535
1536     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1537     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1538       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1539       ShouldApply = true;
1540     }
1541
1542     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1543     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1544     if (ShouldApply) {
1545       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1546
1547       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1548       // and perform the reassociation.
1549       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1550
1551       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1552       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1553
1554       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1555       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1556       if (&Root == TmpLHSI) {
1557         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1558         return 0;
1559       }
1560       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1561       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1562       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1563       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1564       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1565       ARI = Root;
1566
1567       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1568       // get to LHSI.
1569       while (TmpLHSI != LHSI) {
1570         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1571         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1572         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1573         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1574         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1575         ARI = NextLHSI;
1576
1577         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1578         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1579         TmpLHSI = NextLHSI;
1580         ExtraOperand = NextOp;
1581       }
1582
1583       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1584       // the transformation...
1585       return F.apply(Root);
1586     }
1587
1588     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1589   }
1590   return 0;
1591 }
1592
1593
1594 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1595 struct AddRHS {
1596   Value *RHS;
1597   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1598   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1599   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1600     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
1601                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
1602   }
1603 };
1604
1605 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1606 //                 iff C1&C2 == 0
1607 struct AddMaskingAnd {
1608   Constant *C2;
1609   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1610   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1611     ConstantInt *C1;
1612     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1613            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1614   }
1615   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1616     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1617   }
1618 };
1619
1620 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1621                                              InstCombiner *IC) {
1622   if (isa<CastInst>(I)) {
1623     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1624       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
1625
1626     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
1627                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
1628   }
1629
1630   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1631   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1632   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1633
1634   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1635     if (ConstIsRHS)
1636       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1637     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1638   }
1639
1640   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1641   if (!ConstIsRHS)
1642     std::swap(Op0, Op1);
1643   Instruction *New;
1644   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1645     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1646   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
1647     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
1648   else {
1649     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1650     abort();
1651   }
1652   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1653 }
1654
1655 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1656 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1657 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1658 // not have a second operand.
1659 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1660                                      InstCombiner *IC) {
1661   // Don't modify shared select instructions
1662   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1663   Value *TV = SI->getOperand(1);
1664   Value *FV = SI->getOperand(2);
1665
1666   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1667     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1668     if (SI->getType() == Type::BoolTy) return 0;
1669
1670     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1671     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1672
1673     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1674                           SelectFalseVal);
1675   }
1676   return 0;
1677 }
1678
1679
1680 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1681 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1682 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1683 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1684   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1685   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1686   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1687
1688   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1689   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1690   // bail out.
1691   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1692   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1693     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1694       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1695       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1696       
1697       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1698       // loop.
1699       if (NonConstBB == I.getParent())
1700         return 0;
1701     }
1702   
1703   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1704   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1705   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1706   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1707   if (NonConstBB) {
1708     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1709     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1710   }
1711
1712   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1713   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
1714   I.setName("");
1715   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1716   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1717
1718   // Next, add all of the operands to the PHI.
1719   if (I.getNumOperands() == 2) {
1720     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1721     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1722       Value *InV;
1723       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1724         InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1725       } else {
1726         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1727         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1728           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1729                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1730                                        NonConstBB->getTerminator());
1731         else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
1732           InV = new ShiftInst(SI->getOpcode(),
1733                               PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1734                               NonConstBB->getTerminator());
1735         else
1736           assert(0 && "Unknown binop!");
1737         
1738         WorkList.push_back(cast<Instruction>(InV));
1739       }
1740       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1741     }
1742   } else {
1743     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
1744     const Type *RetTy = I.getType();
1745     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1746       Value *InV;
1747       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1748         InV = ConstantExpr::getCast(InC, RetTy);
1749       } else {
1750         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1751         InV = new CastInst(PN->getIncomingValue(i), I.getType(), "phitmp",
1752                            NonConstBB->getTerminator());
1753         WorkList.push_back(cast<Instruction>(InV));
1754       }
1755       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1756     }
1757   }
1758   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1759 }
1760
1761 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1762   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1763   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1764
1765   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1766     // X + undef -> undef
1767     if (isa<UndefValue>(RHS))
1768       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1769
1770     // X + 0 --> X
1771     if (!I.getType()->isFloatingPoint()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1772       if (RHSC->isNullValue())
1773         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1774     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1775       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1776         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1777     }
1778
1779     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1780       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1781       uint64_t Val = CI->getZExtValue();
1782       if (Val == (1ULL << (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1)))
1783         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1784       
1785       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1786       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1787       uint64_t KnownZero, KnownOne;
1788       if (!isa<PackedType>(I.getType()) &&
1789           SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
1790                                KnownZero, KnownOne))
1791         return &I;
1792     }
1793
1794     if (isa<PHINode>(LHS))
1795       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1796         return NV;
1797     
1798     ConstantInt *XorRHS = 0;
1799     Value *XorLHS = 0;
1800     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1801       unsigned TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1802       int64_t  RHSSExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getSExtValue();
1803       uint64_t RHSZExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getZExtValue();
1804       
1805       uint64_t C0080Val = 1ULL << 31;
1806       int64_t CFF80Val = -C0080Val;
1807       unsigned Size = 32;
1808       do {
1809         if (TySizeBits > Size) {
1810           bool Found = false;
1811           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1812           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1813           if (RHSSExt == CFF80Val) {
1814             if (XorRHS->getZExtValue() == C0080Val)
1815               Found = true;
1816           } else if (RHSZExt == C0080Val) {
1817             if (XorRHS->getSExtValue() == CFF80Val)
1818               Found = true;
1819           }
1820           if (Found) {
1821             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1822             uint64_t Mask = ~0ULL;
1823             Mask <<= 64-(TySizeBits-Size);
1824             Mask &= XorLHS->getType()->getIntegralTypeMask();
1825             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask))
1826               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1827             goto FoundSExt;
1828           }
1829         }
1830         Size >>= 1;
1831         C0080Val >>= Size;
1832         CFF80Val >>= Size;
1833       } while (Size >= 8);
1834       
1835 FoundSExt:
1836       const Type *MiddleType = 0;
1837       switch (Size) {
1838       default: break;
1839       case 32: MiddleType = Type::IntTy; break;
1840       case 16: MiddleType = Type::ShortTy; break;
1841       case 8:  MiddleType = Type::SByteTy; break;
1842       }
1843       if (MiddleType) {
1844         Instruction *NewTrunc = new CastInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
1845         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
1846         return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
1847       }
1848     }
1849   }
1850
1851   // X + X --> X << 1
1852   if (I.getType()->isInteger()) {
1853     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
1854
1855     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
1856       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1857         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
1858           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
1859     }
1860     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
1861       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1862         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
1863           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
1864     }
1865   }
1866
1867   // -A + B  -->  B - A
1868   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
1869     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
1870
1871   // A + -B  -->  A - B
1872   if (!isa<Constant>(RHS))
1873     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
1874       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
1875
1876
1877   ConstantInt *C2;
1878   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
1879     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
1880       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
1881
1882     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
1883     ConstantInt *C1;
1884     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
1885       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
1886   }
1887
1888   // X + X*C --> X * (C+1)
1889   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
1890     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
1891
1892
1893   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1894   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
1895     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
1896
1897   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
1898     Value *X = 0;
1899     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
1900       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1901       return BinaryOperator::createSub(C, X);
1902     }
1903
1904     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
1905     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
1906       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
1907       if (Anded == CRHS) {
1908         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
1909         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
1910         uint64_t AddRHSV = CRHS->getZExtValue();
1911
1912         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
1913         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
1914         AddRHSHighBits &= C2->getType()->getIntegralTypeMask();
1915
1916         // See if the and mask includes all of these bits.
1917         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getZExtValue();
1918
1919         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
1920           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
1921           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
1922                                                             LHS->getName()), I);
1923           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
1924         }
1925       }
1926     }
1927
1928     // Try to fold constant add into select arguments.
1929     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
1930       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1931         return R;
1932   }
1933
1934   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
1935   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
1936   //     intptrtype
1937   {
1938     CastInst* CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
1939     Value* Other = RHS;
1940     if (!CI) {
1941       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
1942       Other = LHS;
1943     }
1944     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
1945         (CI->getType()->getPrimitiveSize() == 
1946          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSize()) 
1947         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
1948       Value* I2 = InsertCastBefore(CI->getOperand(0),
1949                                    PointerType::get(Type::SByteTy), I);
1950       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
1951       return new CastInst(I2, CI->getType());
1952     }
1953   }
1954
1955   return Changed ? &I : 0;
1956 }
1957
1958 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
1959 // highest order bit set.
1960 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
1961   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1962   return (CI->getZExtValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
1963 }
1964
1965 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
1966 ///
1967 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
1968   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
1969     const Type *CTy = CI->getType();
1970     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
1971     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
1972       if (CTy->getPrimitiveSizeInBits() == OpTy->getPrimitiveSizeInBits())
1973         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1974     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
1975       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1976   }
1977   return V;
1978 }
1979
1980 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1981   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1982
1983   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
1984     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1985
1986   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
1987   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
1988     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
1989
1990   if (isa<UndefValue>(Op0))
1991     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
1992   if (isa<UndefValue>(Op1))
1993     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
1994
1995   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
1996     // Replace (-1 - A) with (~A)...
1997     if (C->isAllOnesValue())
1998       return BinaryOperator::createNot(Op1);
1999
2000     // C - ~X == X + (1+C)
2001     Value *X = 0;
2002     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2003       return BinaryOperator::createAdd(X,
2004                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
2005     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
2006     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
2007     if (C->isNullValue()) {
2008       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
2009       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
2010         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2011           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2012             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2013             if (CU->getZExtValue() == 
2014                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2015               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2016               return new ShiftInst(Instruction::AShr, SI->getOperand(0),
2017                                     CU, SI->getName());
2018             }
2019           }
2020         }
2021         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2022           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2023             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2024             if (CU->getZExtValue() == 
2025                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2026               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr.
2027               return new ShiftInst(Instruction::LShr, SI->getOperand(0),
2028                                     CU, SI->getName());
2029             }
2030           }
2031         } 
2032     }
2033
2034     // Try to fold constant sub into select arguments.
2035     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2036       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2037         return R;
2038
2039     if (isa<PHINode>(Op0))
2040       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2041         return NV;
2042   }
2043
2044   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2045     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2046         !Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
2047       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2048         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2049       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2050         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2051       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2052         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2053           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2054           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
2055                                            Op1I->getOperand(0));
2056       }
2057     }
2058
2059     if (Op1I->hasOneUse()) {
2060       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2061       // is not used by anyone else...
2062       //
2063       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2064           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
2065         // Swap the two operands of the subexpr...
2066         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2067         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2068         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2069
2070         // Create the new top level add instruction...
2071         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2072       }
2073
2074       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2075       //
2076       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2077           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2078         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2079
2080         Value *NewNot =
2081           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2082         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2083       }
2084
2085       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2086       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2087         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2088           if (CSI->isNullValue())
2089             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2090               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2091                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2092
2093       // X - X*C --> X * (1-C)
2094       ConstantInt *C2 = 0;
2095       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2096         Constant *CP1 =
2097           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2098         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2099       }
2100     }
2101   }
2102
2103   if (!Op0->getType()->isFloatingPoint())
2104     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2105       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2106         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2107           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2108         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2109           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2110       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2111         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2112           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2113       }
2114
2115   ConstantInt *C1;
2116   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2117     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
2118       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
2119       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
2120     }
2121
2122     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2123     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2124       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
2125   }
2126   return 0;
2127 }
2128
2129 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
2130 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
2131 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
2132   if (RHS->getType()->isSigned()) {
2133     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
2134     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
2135            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
2136   } else {
2137     ConstantInt *RHSC = cast<ConstantInt>(RHS);
2138     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
2139     // the size of the integer type.
2140     if (Opcode == Instruction::SetGE)
2141       return RHSC->getZExtValue() ==
2142         1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2143     if (Opcode == Instruction::SetGT)
2144       return RHSC->getZExtValue() ==
2145         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
2146   }
2147   return false;
2148 }
2149
2150 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2151   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2152   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2153
2154   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2155     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2156
2157   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2158   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2159     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2160
2161       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2162       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
2163         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2164           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2165             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2166                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2167
2168       if (CI->isNullValue())
2169         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2170       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2171         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2172       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2173         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2174
2175       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getZExtValue();
2176       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2177         uint64_t C = Log2_64(Val);
2178         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
2179                              ConstantInt::get(Type::UByteTy, C));
2180       }
2181     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2182       if (Op1F->isNullValue())
2183         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2184
2185       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2186       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2187       if (Op1F->getValue() == 1.0)
2188         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2189     }
2190     
2191     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2192       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2193           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2194         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2195         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2196                                                      Op1, "tmp");
2197         InsertNewInstBefore(Add, I);
2198         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2199                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2200         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2201         
2202       }
2203
2204     // Try to fold constant mul into select arguments.
2205     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2206       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2207         return R;
2208
2209     if (isa<PHINode>(Op0))
2210       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2211         return NV;
2212   }
2213
2214   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2215     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2216       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2217
2218   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2219   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2220   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2221   // formed.
2222   CastInst *BoolCast = 0;
2223   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
2224     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
2225       BoolCast = CI;
2226   if (!BoolCast)
2227     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
2228       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
2229         BoolCast = CI;
2230   if (BoolCast) {
2231     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2232       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2233       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2234
2235       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2236       // multiply into a shift/and combination.
2237       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2238           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
2239         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2240         Constant *Amt = ConstantInt::get(Type::UByteTy,
2241                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2242         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
2243           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
2244           SCIOp0 = InsertCastBefore(SCIOp0, NewTy, I);
2245         }
2246
2247         Value *V =
2248           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2249                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2250                                             ".mask"), I);
2251
2252         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2253         // or truncate to the multiply type.
2254         if (I.getType() != V->getType())
2255           V = InsertCastBefore(V, I.getType(), I);
2256
2257         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2258         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2259       }
2260     }
2261   }
2262
2263   return Changed ? &I : 0;
2264 }
2265
2266 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2267 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2268 /// used by the visitors to those instructions.
2269 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2270 Instruction* InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2271   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2272
2273   // undef / X -> 0
2274   if (isa<UndefValue>(Op0))
2275     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2276
2277   // X / undef -> undef
2278   if (isa<UndefValue>(Op1))
2279     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2280
2281   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2282   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2283     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2284     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2285     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2286     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2287     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2288     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2289       if (ST->isNullValue()) {
2290         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2291         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2292           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantBool::getFalse());
2293         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2294           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2295         else
2296           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2297         return &I;
2298       }
2299
2300     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2301     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2302       if (ST->isNullValue()) {
2303         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2304         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2305           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantBool::getTrue());
2306         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2307           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2308         else
2309           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2310         return &I;
2311       }
2312   }
2313
2314   return 0;
2315 }
2316
2317 /// This function implements the transforms common to both integer division
2318 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2319 /// division instructions.
2320 /// @brief Common integer divide transforms
2321 Instruction* InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2322   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2323
2324   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2325     return Common;
2326
2327   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2328     // div X, 1 == X
2329     if (RHS->equalsInt(1))
2330       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2331
2332     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2333     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2334       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2335         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2336           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2337                                         ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
2338         }
2339
2340     if (!RHS->isNullValue()) { // avoid X udiv 0
2341       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2342         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2343           return R;
2344       if (isa<PHINode>(Op0))
2345         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2346           return NV;
2347     }
2348   }
2349
2350   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2351   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2352     if (LHS->equalsInt(0))
2353       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2354
2355   return 0;
2356 }
2357
2358 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2359   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2360
2361   // Handle the integer div common cases
2362   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2363     return Common;
2364
2365   // X udiv C^2 -> X >> C
2366   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2367   // if so, convert to a right shift.
2368   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2369     if (uint64_t Val = C->getZExtValue())    // Don't break X / 0
2370       if (isPowerOf2_64(Val)) {
2371         uint64_t ShiftAmt = Log2_64(Val);
2372         return new ShiftInst(Instruction::LShr, Op0, 
2373                               ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt));
2374       }
2375   }
2376
2377   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2378   if (ShiftInst *RHSI = dyn_cast<ShiftInst>(I.getOperand(1))) {
2379     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2380         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2381       uint64_t C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getZExtValue();
2382       if (isPowerOf2_64(C1)) {
2383         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2384         const Type* NTy = N->getType();
2385         if (uint64_t C2 = Log2_64(C1)) {
2386           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2387           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2388         }
2389         return new ShiftInst(Instruction::LShr, Op0, N);
2390       }
2391     }
2392   }
2393   
2394   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2395   // where C1&C2 are powers of two.
2396   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2397     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2398       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) 
2399         if (!STO->isNullValue() && !STO->isNullValue()) {
2400           uint64_t TVA = STO->getZExtValue(), FVA = SFO->getZExtValue();
2401           if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
2402             // Compute the shift amounts
2403             unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
2404             // Construct the "on true" case of the select
2405             Constant *TC = ConstantInt::get(Type::UByteTy, TSA);
2406             Instruction *TSI = 
2407               new ShiftInst(Instruction::LShr, Op0, TC, SI->getName()+".t");
2408             TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2409     
2410             // Construct the "on false" case of the select
2411             Constant *FC = ConstantInt::get(Type::UByteTy, FSA); 
2412             Instruction *FSI = 
2413               new ShiftInst(Instruction::LShr, Op0, FC, SI->getName()+".f");
2414             FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2415
2416             // construct the select instruction and return it.
2417             return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2418           }
2419         }
2420   }
2421   return 0;
2422 }
2423
2424 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2425   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2426
2427   // Handle the integer div common cases
2428   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2429     return Common;
2430
2431   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2432     // sdiv X, -1 == -X
2433     if (RHS->isAllOnesValue())
2434       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2435
2436     // -X/C -> X/-C
2437     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2438       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2439   }
2440
2441   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2442   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2443   if (I.getType()->isInteger()) {
2444     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2445     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2446       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2447     }
2448   }      
2449   
2450   return 0;
2451 }
2452
2453 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2454   return commonDivTransforms(I);
2455 }
2456
2457 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2458 /// of some factor, return that factor.
2459 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2460   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2461     return CI;
2462   
2463   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2464   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2465   
2466   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2467   if (!I) return Result;
2468   
2469   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2470     // Handle multiplies by a constant, etc.
2471     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2472                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2473   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2474     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2475     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2476       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2477       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2478     }
2479   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2480     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2481       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2482       unsigned Zeros = CountTrailingZeros_64(RHS->getZExtValue());
2483       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2484         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2485                                     ConstantInt::get(Type::UByteTy, Zeros));
2486     }
2487   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Cast) {
2488     Value *Op = I->getOperand(0);
2489     // Only handle int->int casts.
2490     if (!Op->getType()->isInteger()) return Result;
2491     return ConstantExpr::getCast(GetFactor(Op), V->getType());
2492   }    
2493   return Result;
2494 }
2495
2496 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2497 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2498 /// is used by the visitors to those instructions.
2499 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2500 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2501   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2502
2503   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2504   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2505     if (LHS->isNullValue())
2506       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2507
2508   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2509     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2510   if (isa<UndefValue>(Op1))
2511     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2512
2513   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2514   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2515     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2516     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2517     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2518     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2519     // simplified also.
2520     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2521       if (ST->isNullValue()) {
2522         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2523         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2524           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantBool::getFalse());
2525         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2526           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2527         else
2528           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2529         return &I;
2530       }
2531     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2532     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2533       if (ST->isNullValue()) {
2534         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2535         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2536           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantBool::getTrue());
2537         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2538           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2539         else
2540           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2541         return &I;
2542       }
2543   }
2544
2545   return 0;
2546 }
2547
2548 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2549 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2550 /// remainder instructions.
2551 /// @brief Common integer remainder transforms
2552 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2553   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2554
2555   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2556     return common;
2557
2558   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2559     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2560     if (RHS->equalsInt(0))
2561       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2562     
2563     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2564       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2565
2566     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2567       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2568         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2569           return R;
2570       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2571         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2572           return NV;
2573       }
2574       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2575       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2576         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2577     }
2578   }
2579
2580   return 0;
2581 }
2582
2583 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2584   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2585
2586   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2587     return common;
2588   
2589   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2590     // X urem C^2 -> X and C
2591     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2592     // if so, convert to a bitwise and.
2593     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2594       if (isPowerOf2_64(C->getZExtValue()))
2595         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2596   }
2597
2598   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2599     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2600     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2601         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2602       unsigned C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getZExtValue();
2603       if (isPowerOf2_64(C1)) {
2604         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2605         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2606                                                                    "tmp"), I);
2607         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2608       }
2609     }
2610   }
2611
2612   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2613   // where C1&C2 are powers of two.
2614   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2615     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2616       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2617         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2618         if (isPowerOf2_64(STO->getZExtValue()) && 
2619             isPowerOf2_64(SFO->getZExtValue())) {
2620           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2621             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2622           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2623             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2624           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2625         }
2626       }
2627   }
2628   
2629   return 0;
2630 }
2631
2632 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2633   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2634
2635   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2636     return common;
2637   
2638   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2639     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2640         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getSExtValue() > 0) {
2641       // X % -Y -> X % Y
2642       AddUsesToWorkList(I);
2643       I.setOperand(1, RHSNeg);
2644       return &I;
2645     }
2646  
2647   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2648   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2649   uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2650   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2651     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2652     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2653   }
2654
2655   return 0;
2656 }
2657
2658 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2659   return commonRemTransforms(I);
2660 }
2661
2662 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2663 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
2664   if (C->getType()->isUnsigned()) 
2665     return C->getZExtValue() == C->getType()->getIntegralTypeMask()-1;
2666
2667   // Calculate 0111111111..11111
2668   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2669   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
2670   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
2671   return C->getSExtValue() == Val-1;
2672 }
2673
2674 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2675 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
2676   if (C->getType()->isUnsigned())
2677     return C->getZExtValue() == 1;
2678
2679   // Calculate 1111111111000000000000
2680   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2681   int64_t Val = -1;                    // All ones
2682   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
2683   return C->getSExtValue() == Val+1;
2684 }
2685
2686 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2687 // constant.
2688 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2689   uint64_t V = CI->getZExtValue();
2690   return V && (V & (V-1)) == 0;
2691 }
2692
2693 #if 0   // Currently unused
2694 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
2695 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
2696   uint64_t V = CI->getZExtValue();
2697
2698   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
2699   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getZExtValue();
2700
2701   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
2702   return U && V && (U & V) == 0;
2703 }
2704 #endif
2705
2706 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2707 // This is the same as lowones(~X).
2708 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2709   uint64_t V = ~CI->getZExtValue();
2710   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
2711
2712   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
2713   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getZExtValue();
2714
2715   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
2716   return U && V && (U & V) == 0;
2717 }
2718
2719
2720 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
2721 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2722 ///
2723 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2724 ///
2725 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
2726 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
2727 /// if A < B.
2728 ///
2729 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
2730   switch (SCI->getOpcode()) {
2731     // False -> 0
2732   case Instruction::SetGT: return 1;
2733   case Instruction::SetEQ: return 2;
2734   case Instruction::SetGE: return 3;
2735   case Instruction::SetLT: return 4;
2736   case Instruction::SetNE: return 5;
2737   case Instruction::SetLE: return 6;
2738     // True -> 7
2739   default:
2740     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
2741     return 0;
2742   }
2743 }
2744
2745 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
2746 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
2747 /// SetCC instruction.
2748 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
2749   switch (Opcode) {
2750   case 0: return ConstantBool::getFalse();
2751   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
2752   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
2753   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
2754   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
2755   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
2756   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
2757   case 7: return ConstantBool::getTrue();
2758   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
2759   }
2760 }
2761
2762 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2763 namespace {
2764 struct FoldSetCCLogical {
2765   InstCombiner &IC;
2766   Value *LHS, *RHS;
2767   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
2768     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
2769   bool shouldApply(Value *V) const {
2770     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
2771       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
2772               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
2773     return false;
2774   }
2775   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
2776     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
2777     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
2778       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
2779       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
2780     }
2781
2782     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
2783     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
2784     unsigned Code;
2785     switch (Log.getOpcode()) {
2786     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2787     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2788     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2789     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2790     }
2791
2792     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
2793     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2794       return I;
2795     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2796     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2797   }
2798 };
2799 } // end anonymous namespace
2800
2801 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2802 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2803 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
2804 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2805                                     ConstantIntegral *OpRHS,
2806                                     ConstantIntegral *AndRHS,
2807                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2808   Value *X = Op->getOperand(0);
2809   Constant *Together = 0;
2810   if (!isa<ShiftInst>(Op))
2811     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
2812
2813   switch (Op->getOpcode()) {
2814   case Instruction::Xor:
2815     if (Op->hasOneUse()) {
2816       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2817       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
2818       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
2819       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
2820       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
2821     }
2822     break;
2823   case Instruction::Or:
2824     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2825       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2826
2827     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2828       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2829       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
2830       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
2831       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
2832       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
2833     }
2834     break;
2835   case Instruction::Add:
2836     if (Op->hasOneUse()) {
2837       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
2838       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
2839       // single bit constant.
2840       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getZExtValue();
2841
2842       // Clear bits that are not part of the constant.
2843       AndRHSV &= AndRHS->getType()->getIntegralTypeMask();
2844
2845       // If there is only one bit set...
2846       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
2847         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
2848         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
2849         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
2850         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getZExtValue();
2851
2852         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
2853         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
2854           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
2855           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
2856           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
2857           // no effect.
2858           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
2859             TheAnd.setOperand(0, X);
2860             return &TheAnd;
2861           } else {
2862             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
2863             // Pull the XOR out of the AND.
2864             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
2865             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
2866             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
2867           }
2868         }
2869       }
2870     }
2871     break;
2872
2873   case Instruction::Shl: {
2874     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2875     // the anded constant includes them, clear them now!
2876     //
2877     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2878     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
2879     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
2880
2881     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
2882       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
2883     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
2884       TheAnd.setOperand(1, CI);
2885       return &TheAnd;
2886     }
2887     break;
2888   }
2889   case Instruction::LShr:
2890   {
2891     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2892     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
2893     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
2894     //
2895     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2896     Constant *ShrMask = ConstantExpr::getLShr(AllOne, OpRHS);
2897     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
2898
2899     if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
2900       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
2901     } else if (CI != AndRHS) {
2902       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
2903       return &TheAnd;
2904     }
2905     break;
2906   }
2907   case Instruction::AShr:
2908     // Signed shr.
2909     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
2910     // with an and.
2911     if (Op->hasOneUse()) {
2912       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2913       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getLShr(AllOne, OpRHS);
2914       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
2915       if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
2916         // Make the argument unsigned.
2917         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
2918         ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::LShr, ShVal,
2919                                                   OpRHS, Op->getName()),
2920                                     TheAnd);
2921         Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
2922         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2, TheAnd.getName());
2923       }
2924     }
2925     break;
2926   }
2927   return 0;
2928 }
2929
2930
2931 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
2932 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
2933 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
2934 /// insert new instructions.
2935 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
2936                                            bool Inside, Instruction &IB) {
2937   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
2938          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
2939   if (Inside) {
2940     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
2941       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
2942     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
2943       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
2944
2945     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2946     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
2947     InsertNewInstBefore(Add, IB);
2948     // Convert to unsigned for the comparison.
2949     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2950     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
2951     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
2952     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2953     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2954   }
2955
2956   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
2957     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
2958
2959   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
2960
2961   // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
2962   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
2963     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
2964
2965   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
2966   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
2967   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
2968   InsertNewInstBefore(Add, IB);
2969   // Convert to unsigned for the comparison.
2970   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2971   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
2972   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
2973   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2974   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
2975 }
2976
2977 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
2978 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
2979 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
2980 // not, since all 1s are not contiguous.
2981 static bool isRunOfOnes(ConstantIntegral *Val, unsigned &MB, unsigned &ME) {
2982   uint64_t V = Val->getZExtValue();
2983   if (!isShiftedMask_64(V)) return false;
2984
2985   // look for the first zero bit after the run of ones
2986   MB = 64-CountLeadingZeros_64((V - 1) ^ V);
2987   // look for the first non-zero bit
2988   ME = 64-CountLeadingZeros_64(V);
2989   return true;
2990 }
2991
2992
2993
2994 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
2995 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
2996 /// the following xforms:
2997 /// 
2998 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
2999 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3000 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3001 ///
3002 /// return (A +/- B).
3003 ///
3004 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3005                                         ConstantIntegral *Mask, bool isSub,
3006                                         Instruction &I) {
3007   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3008   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3009       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3010
3011   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3012
3013   switch (LHSI->getOpcode()) {
3014   default: return 0;
3015   case Instruction::And:
3016     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
3017       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3018       if ((Mask->getZExtValue() & Mask->getZExtValue()+1) == 0)
3019         break;
3020
3021       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3022       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3023       // is all N is, ignore it.
3024       unsigned MB, ME;
3025       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3026         uint64_t Mask = RHS->getType()->getIntegralTypeMask();
3027         Mask >>= 64-MB+1;
3028         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3029           break;
3030       }
3031     }
3032     return 0;
3033   case Instruction::Or:
3034   case Instruction::Xor:
3035     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3036     if ((Mask->getZExtValue() & Mask->getZExtValue()+1) == 0 &&
3037         ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
3038       break;
3039     return 0;
3040   }
3041   
3042   Instruction *New;
3043   if (isSub)
3044     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3045   else
3046     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3047   return InsertNewInstBefore(New, I);
3048 }
3049
3050 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3051   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3052   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3053
3054   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3055     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3056
3057   // and X, X = X
3058   if (Op0 == Op1)
3059     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3060
3061   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3062   // purpose is to compute bits we don't care about.
3063   uint64_t KnownZero, KnownOne;
3064   if (!isa<PackedType>(I.getType()) &&
3065       SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
3066                            KnownZero, KnownOne))
3067     return &I;
3068   
3069   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
3070     uint64_t AndRHSMask = AndRHS->getZExtValue();
3071     uint64_t TypeMask = Op0->getType()->getIntegralTypeMask();
3072     uint64_t NotAndRHS = AndRHSMask^TypeMask;
3073
3074     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3075     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
3076       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3077       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3078       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3079       switch (Op0I->getOpcode()) {
3080       case Instruction::Xor:
3081       case Instruction::Or:
3082         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3083         if (Op0I->hasOneUse()) {
3084           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3085             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3086             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3087                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3088             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3089             return BinaryOperator::create(
3090                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3091           }
3092           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3093               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3094             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3095             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3096                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3097             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3098             return BinaryOperator::create(
3099                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3100           }
3101         }
3102
3103         break;
3104       case Instruction::Add:
3105         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3106         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3107         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3108         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3109           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3110         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3111           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3112         break;
3113
3114       case Instruction::Sub:
3115         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3116         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3117         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3118         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3119           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3120         break;
3121       }
3122
3123       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3124         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3125           return Res;
3126     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3127       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
3128
3129       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3130       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3131       // frequently occurs for bitfield accesses.
3132       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3133         if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= 
3134               I.getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
3135             CastOp->getNumOperands() == 2)
3136           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3137             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3138               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3139               // into  : and (cast X to T), trunc(C1)&C2
3140               // This will folds the two ands together, which may allow other
3141               // simplifications.
3142               Instruction *NewCast =
3143                 new CastInst(CastOp->getOperand(0), I.getType(),
3144                              CastOp->getName()+".shrunk");
3145               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3146               
3147               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
3148               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);            // trunc(C1)&C2
3149               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3150             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3151               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3152               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3153               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
3154               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3155                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3156             }
3157       }
3158     }
3159
3160     // Try to fold constant and into select arguments.
3161     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3162       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3163         return R;
3164     if (isa<PHINode>(Op0))
3165       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3166         return NV;
3167   }
3168
3169   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3170   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3171
3172   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3173     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3174
3175   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3176   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3177     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3178                                                I.getName()+".demorgan");
3179     InsertNewInstBefore(Or, I);
3180     return BinaryOperator::createNot(Or);
3181   }
3182   
3183   {
3184     Value *A = 0, *B = 0;
3185     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
3186       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3187         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3188     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
3189       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3190         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3191     
3192     if (Op0->hasOneUse() &&
3193         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3194       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3195         I.swapOperands();     // Simplify below
3196         std::swap(Op0, Op1);
3197       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3198         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3199         I.swapOperands();     // Simplify below
3200         std::swap(Op0, Op1);
3201       }
3202     }
3203     if (Op1->hasOneUse() &&
3204         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3205       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3206         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3207         std::swap(A, B);
3208       }
3209       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3210         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3211         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3212         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3213       }
3214     }
3215   }
3216   
3217
3218   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
3219     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
3220     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
3221       return R;
3222
3223     Value *LHSVal, *RHSVal;
3224     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3225     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
3226     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3227       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3228         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
3229             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
3230             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
3231             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
3232           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3233           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
3234           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
3235           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
3236             std::swap(LHS, RHS);
3237             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3238             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3239           }
3240
3241           // At this point, we know we have have two setcc instructions
3242           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3243           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3244           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
3245           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
3246           // equal.
3247           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3248
3249           switch (LHSCC) {
3250           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3251           case Instruction::SetEQ:
3252             switch (RHSCC) {
3253             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3254             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
3255             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
3256               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
3257             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3258             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
3259               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3260             }
3261           case Instruction::SetNE:
3262             switch (RHSCC) {
3263             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3264             case Instruction::SetLT:
3265               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
3266                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
3267               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
3268             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3269             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
3270               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3271             case Instruction::SetNE:
3272               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3273                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3274                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3275                                                       LHSVal->getName()+".off");
3276                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3277                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
3278                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
3279                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
3280                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
3281                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
3282               }
3283               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3284             }
3285             break;
3286           case Instruction::SetLT:
3287             switch (RHSCC) {
3288             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3289             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
3290             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
3291               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
3292             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
3293             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
3294               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3295             }
3296           case Instruction::SetGT:
3297             switch (RHSCC) {
3298             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3299             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
3300               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3301             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
3302               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3303             case Instruction::SetNE:
3304               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
3305                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
3306               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
3307             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
3308               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
3309             }
3310           }
3311         }
3312   }
3313
3314   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3315   if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1)) {
3316     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3317       const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3318       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegral() &&
3319           // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3320           ValueRequiresCast(Op0C->getOperand(0), I.getType(), TD) &&
3321           ValueRequiresCast(Op1C->getOperand(0), I.getType(), TD)) {
3322         Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3323                                                        Op1C->getOperand(0),
3324                                                        I.getName());
3325         InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3326         return new CastInst(NewOp, I.getType());
3327       }
3328     }
3329   }
3330     
3331   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3332   if (ShiftInst *SI1 = dyn_cast<ShiftInst>(Op1)) {
3333     if (ShiftInst *SI0 = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3334       if (SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3335           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3336           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3337         Instruction *NewOp =
3338           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3339                                                         SI1->getOperand(0),
3340                                                         SI0->getName()), I);
3341         return new ShiftInst(SI1->getOpcode(), NewOp, SI1->getOperand(1));
3342       }
3343   }
3344
3345   return Changed ? &I : 0;
3346 }
3347
3348 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3349 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3350 /// yet, fill it in and return false.
3351 static bool CollectBSwapParts(Value *V, std::vector<Value*> &ByteValues) {
3352   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3353   if (I == 0) return true;
3354
3355   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3356   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3357     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3358            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3359   
3360   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3361   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3362   if (isa<ShiftInst>(I) && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3363     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3364     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getZExtValue() !=
3365         8*(ByteValues.size()-1))
3366       return true;
3367     
3368     unsigned DestNo;
3369     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3370       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3371       DestNo = ByteValues.size()-1;
3372     } else {
3373       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3374       DestNo = 0;
3375     }
3376     
3377     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3378     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3379     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3380       return true;
3381     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3382     return false;
3383   }
3384   
3385   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3386   // don't have this.
3387   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3388   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3389   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3390       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3391     return true;
3392   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3393
3394   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3395   if (ShiftAmt->getZExtValue() & 7 ||
3396       ShiftAmt->getZExtValue() > 8*ByteValues.size())
3397     return true;
3398   
3399   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3400   unsigned DestByte;
3401   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3402     if (AndAmt->getZExtValue() == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3403       break;
3404   // Unknown mask for bswap.
3405   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3406   
3407   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3408   unsigned SrcByte;
3409   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3410     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3411   else
3412     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3413   
3414   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3415   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3416     return true;
3417   
3418   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3419   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3420   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3421     return true;
3422   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3423   return false;
3424 }
3425
3426 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3427 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3428 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3429   // We can only handle bswap of unsigned integers, and cannot bswap one byte.
3430   if (!I.getType()->isUnsigned() || I.getType() == Type::UByteTy)
3431     return 0;
3432   
3433   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3434   /// defines each byte.
3435   std::vector<Value*> ByteValues;
3436   ByteValues.resize(I.getType()->getPrimitiveSize());
3437     
3438   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3439   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3440       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3441     return 0;
3442   
3443   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3444   Value *V = ByteValues[0];
3445   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3446   
3447   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3448   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3449     if (ByteValues[i] != V)
3450       return 0;
3451     
3452   // If they do then *success* we can turn this into a bswap.  Figure out what
3453   // bswap to make it into.
3454   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3455   const char *FnName = 0;
3456   if (I.getType() == Type::UShortTy)
3457     FnName = "llvm.bswap.i16";
3458   else if (I.getType() == Type::UIntTy)
3459     FnName = "llvm.bswap.i32";
3460   else if (I.getType() == Type::ULongTy)
3461     FnName = "llvm.bswap.i64";
3462   else
3463     assert(0 && "Unknown integer type!");
3464   Function *F = M->getOrInsertFunction(FnName, I.getType(), I.getType(), NULL);
3465   
3466   return new CallInst(F, V);
3467 }
3468
3469
3470 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3471   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3472   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3473
3474   if (isa<UndefValue>(Op1))
3475     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
3476                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
3477
3478   // or X, X = X
3479   if (Op0 == Op1)
3480     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3481
3482   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3483   // purpose is to compute bits we don't care about.
3484   uint64_t KnownZero, KnownOne;
3485   if (!isa<PackedType>(I.getType()) &&
3486       SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
3487                            KnownZero, KnownOne))
3488     return &I;
3489   
3490   // or X, -1 == -1
3491   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
3492     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3493     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3494     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3495       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0->getName());
3496       Op0->setName("");
3497       InsertNewInstBefore(Or, I);
3498       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
3499     }
3500
3501     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3502     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3503       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
3504       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
3505       InsertNewInstBefore(Or, I);
3506       return BinaryOperator::createXor(Or,
3507                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
3508     }
3509
3510     // Try to fold constant and into select arguments.
3511     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3512       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3513         return R;
3514     if (isa<PHINode>(Op0))
3515       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3516         return NV;
3517   }
3518
3519   Value *A = 0, *B = 0;
3520   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3521
3522   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3523     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3524       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3525   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3526     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3527       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3528
3529   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3530   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3531   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3532       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3533       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3534        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3535     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3536       return BSwap;
3537   }
3538   
3539   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3540   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3541       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getZExtValue())) {
3542     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1, Op0->getName());
3543     Op0->setName("");
3544     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
3545   }
3546
3547   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3548   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3549       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getZExtValue())) {
3550     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0, Op1->getName());
3551     Op0->setName("");
3552     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
3553   }
3554
3555   // (A & C1)|(B & C2)
3556   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3557       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
3558
3559     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
3560       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
3561
3562
3563     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3564     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3565     // replace with V+N.
3566     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
3567       Value *V1 = 0, *V2 = 0;
3568       if ((C2->getZExtValue() & (C2->getZExtValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3569           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3570         // Add commutes, try both ways.
3571         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getZExtValue()))
3572           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3573         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getZExtValue()))
3574           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3575       }
3576       // Or commutes, try both ways.
3577       if ((C1->getZExtValue() & (C1->getZExtValue()+1)) == 0 &&
3578           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3579         // Add commutes, try both ways.
3580         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getZExtValue()))
3581           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3582         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getZExtValue()))
3583           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3584       }
3585     }
3586   }
3587   
3588   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3589   if (ShiftInst *SI1 = dyn_cast<ShiftInst>(Op1)) {
3590     if (ShiftInst *SI0 = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3591       if (SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3592           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3593           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3594         Instruction *NewOp =
3595         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3596                                                      SI1->getOperand(0),
3597                                                      SI0->getName()), I);
3598         return new ShiftInst(SI1->getOpcode(), NewOp, SI1->getOperand(1));
3599       }
3600   }
3601
3602   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3603     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3604       return ReplaceInstUsesWith(I,
3605                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
3606   } else {
3607     A = 0;
3608   }
3609   // Note, A is still live here!
3610   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3611     if (Op0 == B)
3612       return ReplaceInstUsesWith(I,
3613                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
3614
3615     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3616     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3617       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3618                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3619       return BinaryOperator::createNot(And);
3620     }
3621   }
3622
3623   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
3624   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
3625     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
3626       return R;
3627
3628     Value *LHSVal, *RHSVal;
3629     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3630     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
3631     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3632       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3633         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
3634             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
3635             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
3636             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
3637           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3638           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
3639           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
3640           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
3641             std::swap(LHS, RHS);
3642             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3643             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3644           }
3645
3646           // At this point, we know we have have two setcc instructions
3647           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3648           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3649           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
3650           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
3651           // equal.
3652           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3653
3654           switch (LHSCC) {
3655           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3656           case Instruction::SetEQ:
3657             switch (RHSCC) {
3658             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3659             case Instruction::SetEQ:
3660               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3661                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3662                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3663                                                       LHSVal->getName()+".off");
3664                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3665                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
3666                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
3667                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3668                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
3669                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
3670               }
3671               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
3672
3673             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 | X > 14) -> no change
3674               break;
3675             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3676             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
3677               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3678             }
3679             break;
3680           case Instruction::SetNE:
3681             switch (RHSCC) {
3682             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3683             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3684             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
3685               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3686             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
3687             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15)  -> true
3688               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
3689             }
3690             break;
3691           case Instruction::SetLT:
3692             switch (RHSCC) {
3693             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3694             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
3695               break;
3696             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
3697               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
3698             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
3699             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
3700               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3701             }
3702             break;
3703           case Instruction::SetGT:
3704             switch (RHSCC) {
3705             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3706             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
3707             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
3708               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3709             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
3710             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
3711               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
3712             }
3713           }
3714         }
3715   }
3716     
3717   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
3718   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3719     const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3720     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3721       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegral() &&
3722           // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3723           ValueRequiresCast(Op0C->getOperand(0), I.getType(), TD) &&
3724           ValueRequiresCast(Op1C->getOperand(0), I.getType(), TD)) {
3725         Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
3726                                                       Op1C->getOperand(0),
3727                                                       I.getName());
3728         InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3729         return new CastInst(NewOp, I.getType());
3730       }
3731   }
3732       
3733
3734   return Changed ? &I : 0;
3735 }
3736
3737 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
3738 struct XorSelf {
3739   Value *RHS;
3740   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
3741   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
3742   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
3743     return &Xor;
3744   }
3745 };
3746
3747
3748 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
3749   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3750   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3751
3752   if (isa<UndefValue>(Op1))
3753     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
3754
3755   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
3756   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
3757     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
3758     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3759   }
3760   
3761   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3762   // purpose is to compute bits we don't care about.
3763   uint64_t KnownZero, KnownOne;
3764   if (!isa<PackedType>(I.getType()) &&
3765       SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
3766                            KnownZero, KnownOne))
3767     return &I;
3768
3769   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
3770     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3771       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
3772       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
3773         if (RHS == ConstantBool::getTrue() && SCI->hasOneUse())
3774           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
3775                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
3776
3777       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
3778       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
3779         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
3780           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
3781           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
3782                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
3783           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
3784         }
3785
3786       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
3787       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
3788         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
3789         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
3790           Instruction *NotY =
3791             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
3792                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
3793           InsertNewInstBefore(NotY, I);
3794           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
3795         }
3796       }
3797
3798       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3799         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
3800           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
3801           if (RHS->isAllOnesValue()) {
3802             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
3803             return BinaryOperator::createSub(
3804                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
3805                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
3806                                           Op0I->getOperand(0));
3807           }
3808         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3809           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
3810           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getZExtValue())) {
3811             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
3812             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
3813             // NewRHS.
3814             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
3815             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
3816                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
3817             WorkList.push_back(Op0I);
3818             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
3819             I.setOperand(1, NewRHS);
3820             return &I;
3821           }
3822         }
3823     }
3824
3825     // Try to fold constant and into select arguments.
3826     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3827       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3828         return R;
3829     if (isa<PHINode>(Op0))
3830       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3831         return NV;
3832   }
3833
3834   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
3835     if (X == Op1)
3836       return ReplaceInstUsesWith(I,
3837                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
3838
3839   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
3840     if (X == Op0)
3841       return ReplaceInstUsesWith(I,
3842                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
3843
3844   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
3845     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
3846       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
3847         Op1I->swapOperands();
3848         I.swapOperands();
3849         std::swap(Op0, Op1);
3850       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
3851         I.swapOperands();     // Simplified below.
3852         std::swap(Op0, Op1);
3853       }
3854     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
3855       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
3856         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
3857       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
3858         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
3859     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And && Op1I->hasOneUse()) {
3860       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
3861         Op1I->swapOperands();
3862       if (Op0 == Op1I->getOperand(1)) {                    // A^(B&A) -> (B&A)^A
3863         I.swapOperands();     // Simplified below.
3864         std::swap(Op0, Op1);
3865       }
3866     }
3867
3868   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3869     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
3870       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
3871         Op0I->swapOperands();
3872       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
3873         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp");
3874         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3875         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
3876       }
3877     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
3878       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
3879         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
3880       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
3881         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
3882     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && Op0I->hasOneUse()) {
3883       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                      // (A&B)^A -> (B&A)^A
3884         Op0I->swapOperands();
3885       if (Op0I->getOperand(1) == Op1 &&                    // (B&A)^A == ~B & A
3886           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
3887         Instruction *N = BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(0), "tmp");
3888         InsertNewInstBefore(N, I);
3889         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
3890       }
3891     }
3892
3893   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
3894   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
3895     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
3896       return R;
3897
3898   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
3899   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3900     const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3901     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3902       if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isIntegral() &&
3903           // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3904           ValueRequiresCast(Op0C->getOperand(0), I.getType(), TD) &&
3905           ValueRequiresCast(Op1C->getOperand(0), I.getType(), TD)) {
3906         Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
3907                                                        Op1C->getOperand(0),
3908                                                        I.getName());
3909         InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3910         return new CastInst(NewOp, I.getType());
3911       }
3912   }
3913
3914   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
3915   if (ShiftInst *SI1 = dyn_cast<ShiftInst>(Op1)) {
3916     if (ShiftInst *SI0 = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3917       if (SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3918           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3919           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3920         Instruction *NewOp =
3921         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(SI0->getOperand(0),
3922                                                       SI1->getOperand(0),
3923                                                       SI0->getName()), I);
3924         return new ShiftInst(SI1->getOpcode(), NewOp, SI1->getOperand(1));
3925       }
3926   }
3927     
3928   return Changed ? &I : 0;
3929 }
3930
3931 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
3932   return C->getSExtValue() >= 0;
3933 }
3934
3935 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
3936 /// overflowed for this type.
3937 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
3938                             ConstantInt *In2) {
3939   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
3940
3941   if (In1->getType()->isUnsigned())
3942     return cast<ConstantInt>(Result)->getZExtValue() <
3943            cast<ConstantInt>(In1)->getZExtValue();
3944   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
3945     return false;
3946   if (isPositive(In1))
3947     return cast<ConstantInt>(Result)->getSExtValue() <
3948            cast<ConstantInt>(In1)->getSExtValue();
3949   return cast<ConstantInt>(Result)->getSExtValue() >
3950          cast<ConstantInt>(In1)->getSExtValue();
3951 }
3952
3953 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
3954 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
3955 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
3956 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
3957   TargetData &TD = IC.getTargetData();
3958   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
3959   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
3960   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
3961   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
3962
3963   // Build a mask for high order bits.
3964   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-TD.getPointerSize()*8);
3965
3966   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
3967     Value *Op = GEP->getOperand(i);
3968     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
3969     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantInt::get(UIntPtrTy, Size),
3970                                             SIntPtrTy);
3971     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
3972       if (!OpC->isNullValue()) {
3973         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
3974         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
3975         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
3976           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
3977         else {
3978           // Emit an add instruction.
3979           Result = IC.InsertNewInstBefore(
3980              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
3981                                        GEP->getName()+".offs"), I);
3982         }
3983       }
3984     } else {
3985       // Convert to correct type.
3986       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
3987                                                Op->getName()+".c"), I);
3988       if (Size != 1)
3989         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
3990         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
3991                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
3992
3993       // Emit an add instruction.
3994       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
3995                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
3996     }
3997   }
3998   return Result;
3999 }
4000
4001 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4002 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4003 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
4004                                         Instruction::BinaryOps Cond,
4005                                         Instruction &I) {
4006   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4007
4008   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4009     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4010       RHS = CI->getOperand(0);
4011
4012   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4013   if (PtrBase == RHS) {
4014     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4015     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
4016     // index is zero or not.
4017     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
4018       Instruction *InVal = 0;
4019       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4020       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4021         bool EmitIt = true;
4022         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4023           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4024             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4025           if (C->isNullValue())
4026             EmitIt = false;
4027           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4028             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4029           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4030             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4031                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
4032         }
4033
4034         if (EmitIt) {
4035           Instruction *Comp =
4036             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4037                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4038           if (InVal == 0)
4039             InVal = Comp;
4040           else {
4041             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4042             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4043             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
4044               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4045             else                              // True if all are equal
4046               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4047           }
4048         }
4049       }
4050
4051       if (InVal)
4052         return InVal;
4053       else
4054         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
4055                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
4056     }
4057
4058     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
4059     // the result to fold to a constant!
4060     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4061       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4062       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4063       return new SetCondInst(Cond, Offset,
4064                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4065     }
4066   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4067     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4068     // compare the base pointer.
4069     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4070       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4071       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4072                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4073       if (IndicesTheSame)
4074         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4075           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4076             IndicesTheSame = false;
4077             break;
4078           }
4079
4080       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4081       if (IndicesTheSame)
4082         return new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0),
4083                                GEPRHS->getOperand(0));
4084
4085       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4086       // different, bail out.
4087       return 0;
4088     }
4089
4090     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4091     bool AllZeros = true;
4092     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4093       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4094           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4095         AllZeros = false;
4096         break;
4097       }
4098     if (AllZeros)
4099       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4100                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
4101
4102     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4103     AllZeros = true;
4104     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4105       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4106           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4107         AllZeros = false;
4108         break;
4109       }
4110     if (AllZeros)
4111       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4112
4113     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4114       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4115       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4116       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4117       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4118         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4119           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4120                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4121             // Irreconcilable differences.
4122             NumDifferences = 2;
4123             break;
4124           } else {
4125             if (NumDifferences++) break;
4126             DiffOperand = i;
4127           }
4128         }
4129
4130       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4131         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4132                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
4133       else if (NumDifferences == 1) {
4134         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4135         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4136
4137         // Convert the operands to signed values to make sure to perform a
4138         // signed comparison.
4139         const Type *NewTy = LHSV->getType()->getSignedVersion();
4140         if (LHSV->getType() != NewTy)
4141           LHSV = InsertCastBefore(LHSV, NewTy, I);
4142         if (RHSV->getType() != NewTy)
4143           RHSV = InsertCastBefore(RHSV, NewTy, I);
4144         return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
4145       }
4146     }
4147
4148     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
4149     // the result to fold to a constant!
4150     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4151         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4152       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4153       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4154       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4155       return new SetCondInst(Cond, L, R);
4156     }
4157   }
4158   return 0;
4159 }
4160
4161
4162 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(SetCondInst &I) {
4163   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4164   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4165   const Type *Ty = Op0->getType();
4166
4167   // setcc X, X
4168   if (Op0 == Op1)
4169     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
4170
4171   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
4172     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
4173
4174   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4175   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4176   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4177        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4178       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4179        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4180     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
4181
4182   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4183   if (Ty == Type::BoolTy) {
4184     switch (I.getOpcode()) {
4185     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
4186     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
4187       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4188       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4189       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4190     }
4191     case Instruction::SetNE:
4192       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4193
4194     case Instruction::SetGT:
4195       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
4196       // FALL THROUGH
4197     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
4198       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4199       InsertNewInstBefore(Not, I);
4200       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4201     }
4202     case Instruction::SetGE:
4203       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
4204       // FALL THROUGH
4205     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
4206       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4207       InsertNewInstBefore(Not, I);
4208       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4209     }
4210     }
4211   }
4212
4213   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4214   // can be folded into the comparison.
4215   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4216     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
4217     if (CI->isMinValue()) {
4218       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
4219         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4220       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
4221         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4222       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
4223         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
4224       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
4225         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
4226
4227     } else if (CI->isMaxValue()) {
4228       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
4229         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4230       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
4231         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4232       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
4233         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
4234       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
4235         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
4236
4237       // Comparing against a value really close to min or max?
4238     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
4239       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
4240         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
4241       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
4242         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
4243
4244     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
4245       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
4246         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
4247       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
4248         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
4249     }
4250
4251     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
4252     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
4253     // already been handled above, this requires little checking.
4254     //
4255     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
4256       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
4257     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
4258       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
4259
4260     
4261     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4262     // in the input.
4263     uint64_t KnownZero, KnownOne;
4264     if (SimplifyDemandedBits(Op0, Ty->getIntegralTypeMask(),
4265                              KnownZero, KnownOne, 0))
4266       return &I;
4267         
4268     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4269     // in.
4270     if (KnownOne | KnownZero) {
4271       if (Ty->isUnsigned()) {   // Unsigned comparison.
4272         uint64_t Min, Max;
4273         uint64_t RHSVal = CI->getZExtValue();
4274         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,
4275                                                  Min, Max);
4276         switch (I.getOpcode()) {  // LE/GE have been folded already.
4277         default: assert(0 && "Unknown setcc opcode!");
4278         case Instruction::SetEQ:
4279           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
4280             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4281           break;
4282         case Instruction::SetNE:
4283           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
4284             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4285           break;
4286         case Instruction::SetLT:
4287           if (Max < RHSVal)
4288             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4289           if (Min > RHSVal)
4290             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4291           break;
4292         case Instruction::SetGT:
4293           if (Min > RHSVal)
4294             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4295           if (Max < RHSVal)
4296             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4297           break;
4298         }
4299       } else {              // Signed comparison.
4300         int64_t Min, Max;
4301         int64_t RHSVal = CI->getSExtValue();
4302         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,
4303                                                Min, Max);
4304         switch (I.getOpcode()) {  // LE/GE have been folded already.
4305         default: assert(0 && "Unknown setcc opcode!");
4306         case Instruction::SetEQ:
4307           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
4308             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4309           break;
4310         case Instruction::SetNE:
4311           if (Max < RHSVal || Min > RHSVal)
4312             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4313           break;
4314         case Instruction::SetLT:
4315           if (Max < RHSVal)
4316             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4317           if (Min > RHSVal)
4318             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4319           break;
4320         case Instruction::SetGT:
4321           if (Min > RHSVal)
4322             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4323           if (Max < RHSVal)
4324             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4325           break;
4326         }
4327       }
4328     }
4329           
4330     // Since the RHS is a constantInt (CI), if the left hand side is an 
4331     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4332     // instruction can be folded into the setcc
4333     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4334       switch (LHSI->getOpcode()) {
4335       case Instruction::And:
4336         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
4337             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4338           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
4339
4340           // If an operand is an AND of a truncating cast, we can widen the
4341           // and/compare to be the input width without changing the value
4342           // produced, eliminating a cast.
4343           if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI->getOperand(0))) {
4344             // We can do this transformation if either the AND constant does not
4345             // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
4346             // Extending a relational comparison when we're checking the sign
4347             // bit would not work.
4348             if (Cast->hasOneUse() && Cast->isTruncIntCast() && 
4349                 (I.isEquality() ||
4350                  (AndCST->getZExtValue() == (uint64_t)AndCST->getSExtValue()) &&
4351                  (CI->getZExtValue() == (uint64_t)CI->getSExtValue()))) {
4352               ConstantInt *NewCST;
4353               ConstantInt *NewCI;
4354               if (Cast->getOperand(0)->getType()->isSigned()) {
4355                 NewCST = ConstantInt::get(Cast->getOperand(0)->getType(),
4356                                            AndCST->getZExtValue());
4357                 NewCI = ConstantInt::get(Cast->getOperand(0)->getType(),
4358                                           CI->getZExtValue());
4359               } else {
4360                 NewCST = ConstantInt::get(Cast->getOperand(0)->getType(),
4361                                            AndCST->getZExtValue());
4362                 NewCI = ConstantInt::get(Cast->getOperand(0)->getType(),
4363                                           CI->getZExtValue());
4364               }
4365               Instruction *NewAnd = 
4366                 BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0), NewCST, 
4367                                           LHSI->getName());
4368               InsertNewInstBefore(NewAnd, I);
4369               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NewAnd, NewCI);
4370             }
4371           }
4372           
4373           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
4374           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
4375           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
4376           // access.
4377           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
4378
4379           // Check to see if there is a noop-cast between the shift and the and.
4380           if (!Shift) {
4381             if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHSI->getOperand(0)))
4382               if (CI->getOperand(0)->getType()->isIntegral() &&
4383                   CI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
4384                      CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
4385                 Shift = dyn_cast<ShiftInst>(CI->getOperand(0));
4386           }
4387
4388           ConstantInt *ShAmt;
4389           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
4390           const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
4391           const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
4392
4393           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
4394           // into the mask.  This can only happen with signed shift
4395           // rights, as they sign-extend.
4396           if (ShAmt) {
4397             bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
4398             if (!CanFold) {
4399               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
4400               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
4401               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getZExtValue();
4402               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
4403
4404               Constant *OShAmt = ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShAmtVal);
4405               Constant *ShVal =
4406                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(AndTy), 
4407                                      OShAmt);
4408               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
4409                 CanFold = true;
4410             }
4411
4412             if (CanFold) {
4413               Constant *NewCst;
4414               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
4415                 NewCst = ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt);
4416               else
4417                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
4418
4419               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
4420               // compared.
4421               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
4422                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
4423                 // As a special case, check to see if this means that the
4424                 // result is always true or false now.
4425                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4426                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4427                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
4428                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4429               } else {
4430                 I.setOperand(1, NewCst);
4431                 Constant *NewAndCST;
4432                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
4433                   NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
4434                 else
4435                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
4436                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
4437                 if (AndTy == Ty) 
4438                   LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
4439                 else {
4440                   Value *NewCast = InsertCastBefore(Shift->getOperand(0), AndTy,
4441                                                     *Shift);
4442                   LHSI->setOperand(0, NewCast);
4443                 }
4444                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
4445                 AddUsesToWorkList(I);
4446                 return &I;
4447               }
4448             }
4449           }
4450           
4451           // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
4452           // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
4453           // of a loop if Y is invariant and X is not.
4454           if (Shift && Shift->hasOneUse() && CI->isNullValue() &&
4455               I.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
4456               isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
4457             // Compute C << Y.
4458             Value *NS;
4459             if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
4460               NS = new ShiftInst(Instruction::Shl, AndCST, Shift->getOperand(1),
4461                                  "tmp");
4462             } else {
4463               // Make sure we insert a logical shift.
4464               Constant *NewAndCST = AndCST;
4465               if (AndCST->getType()->isSigned())
4466                 NewAndCST = ConstantExpr::getCast(AndCST,
4467                                       AndCST->getType()->getUnsignedVersion());
4468               NS = new ShiftInst(Instruction::LShr, NewAndCST,
4469                                  Shift->getOperand(1), "tmp");
4470             }
4471             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), I);
4472
4473             // If C's sign doesn't agree with the and, insert a cast now.
4474             if (NS->getType() != LHSI->getType())
4475               NS = InsertCastBefore(NS, LHSI->getType(), I);
4476
4477             Value *ShiftOp = Shift->getOperand(0);
4478             if (ShiftOp->getType() != LHSI->getType())
4479               ShiftOp = InsertCastBefore(ShiftOp, LHSI->getType(), I);
4480               
4481             // Compute X & (C << Y).
4482             Instruction *NewAnd =
4483               BinaryOperator::createAnd(ShiftOp, NS, LHSI->getName());
4484             InsertNewInstBefore(NewAnd, I);
4485             
4486             I.setOperand(0, NewAnd);
4487             return &I;
4488           }
4489         }
4490         break;
4491
4492       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
4493         if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4494           if (I.isEquality()) {
4495             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4496
4497             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
4498             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
4499             // simplified.
4500             if (ShAmt->getZExtValue() >= TypeBits)
4501               break;
4502
4503             // If we are comparing against bits always shifted out, the
4504             // comparison cannot succeed.
4505             Constant *Comp =
4506               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt), ShAmt);
4507             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
4508               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
4509               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
4510               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
4511             }
4512
4513             if (LHSI->hasOneUse()) {
4514               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
4515               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getZExtValue();
4516               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
4517
4518               Constant *Mask;
4519               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
4520                 Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
4521               } else if (ShAmtVal != 0) {
4522                 Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
4523               } else {
4524                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
4525               }
4526
4527               Instruction *AndI =
4528                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
4529                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
4530               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
4531               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
4532                                      ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt));
4533             }
4534           }
4535         }
4536         break;
4537
4538       case Instruction::LShr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
4539       case Instruction::AShr:
4540         if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4541           if (I.isEquality()) {
4542             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
4543             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
4544             // simplified.
4545             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4546             if (ShAmt->getZExtValue() >= TypeBits)
4547               break;
4548
4549             // If we are comparing against bits always shifted out, the
4550             // comparison cannot succeed.
4551             Constant *Comp;
4552             if (CI->getType()->isUnsigned())
4553               Comp = ConstantExpr::getLShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), 
4554                                            ShAmt);
4555             else
4556               Comp = ConstantExpr::getAShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), 
4557                                            ShAmt);
4558
4559             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
4560               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
4561               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
4562               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
4563             }
4564
4565             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
4566               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getZExtValue();
4567
4568               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
4569               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
4570               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
4571
4572               Constant *Mask;
4573               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
4574                 Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
4575                 Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
4576               } else {
4577                 Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
4578               }
4579
4580               Instruction *AndI =
4581                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
4582                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
4583               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
4584               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
4585                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
4586             }
4587           }
4588         }
4589         break;
4590
4591       case Instruction::SDiv:
4592       case Instruction::UDiv:
4593         // Fold: setcc ([us]div X, C1), C2 -> range test
4594         // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
4595         // Determine, based on the divide type, what the range is being 
4596         // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
4597         // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
4598         // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
4599         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4600           // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
4601           // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
4602           // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
4603           // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
4604           // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
4605           // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
4606           // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
4607           // if it finds it. 
4608           const Type* DivRHSTy = DivRHS->getType();
4609           unsigned DivOpCode = LHSI->getOpcode();
4610           if (I.isEquality() &&
4611               ((DivOpCode == Instruction::SDiv && DivRHSTy->isUnsigned()) ||
4612                (DivOpCode == Instruction::UDiv && DivRHSTy->isSigned())))
4613             break;
4614
4615           // Initialize the variables that will indicate the nature of the
4616           // range check.
4617           bool LoOverflow = false, HiOverflow = false;
4618           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
4619
4620           // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
4621           // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
4622           // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
4623           // instead of computing a divide. 
4624           ConstantInt *Prod = 
4625             cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(CI, DivRHS));
4626
4627           // Determine if the product overflows by seeing if the product is
4628           // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
4629           // as in the LHS instruction that we're folding. 
4630           bool ProdOV = !DivRHS->isNullValue() && 
4631             (DivOpCode == Instruction::SDiv ?  
4632              ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
4633               ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CI;
4634
4635           // Get the SetCC opcode
4636           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
4637
4638           if (DivRHS->isNullValue()) {  
4639             // Don't hack on divide by zeros!
4640           } else if (DivOpCode == Instruction::UDiv) {  // udiv
4641             LoBound = Prod;
4642             LoOverflow = ProdOV;
4643             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
4644           } else if (isPositive(DivRHS)) { // Divisor is > 0.
4645             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
4646               // Can't overflow.
4647               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
4648               HiBound = DivRHS;
4649             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
4650               LoBound = Prod;
4651               LoOverflow = ProdOV;
4652               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
4653             } else {                       // (X / pos) op neg
4654               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
4655               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
4656                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
4657               HiBound = Prod;
4658               HiOverflow = ProdOV;
4659             }
4660           } else {                         // Divisor is < 0.
4661             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
4662               LoBound = AddOne(DivRHS);
4663               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
4664               if (HiBound == DivRHS)
4665                 LoBound = 0;               // - INTMIN = INTMIN
4666             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
4667               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
4668               if (!LoOverflow)
4669                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
4670               HiBound = AddOne(Prod);
4671             } else {                       // (X / neg) op neg
4672               LoBound = Prod;
4673               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
4674               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
4675             }
4676
4677             // Dividing by a negate swaps the condition.
4678             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
4679           }
4680
4681           if (LoBound) {
4682             Value *X = LHSI->getOperand(0);
4683             switch (Opcode) {
4684             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
4685             case Instruction::SetEQ:
4686               if (LoOverflow && HiOverflow)
4687                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4688               else if (HiOverflow)
4689                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
4690               else if (LoOverflow)
4691                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
4692               else
4693                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
4694             case Instruction::SetNE:
4695               if (LoOverflow && HiOverflow)
4696                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getTrue());
4697               else if (HiOverflow)
4698                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
4699               else if (LoOverflow)
4700                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
4701               else
4702                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
4703             case Instruction::SetLT:
4704               if (LoOverflow)
4705                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4706               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
4707             case Instruction::SetGT:
4708               if (HiOverflow)
4709                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::getFalse());
4710               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
4711             }
4712           }
4713         }
4714         break;
4715       }
4716
4717     // Simplify seteq and setne instructions...
4718     if (I.isEquality()) {
4719       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
4720
4721       // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
4722       // the second operand is a constant, simplify a bit.
4723       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4724         switch (BO->getOpcode()) {
4725         case Instruction::SRem:
4726           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
4727           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&
4728               BO->hasOneUse()) {
4729             int64_t V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getSExtValue();
4730             if (V > 1 && isPowerOf2_64(V)) {
4731               Value *NewRem = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createURem(
4732                   BO->getOperand(0), BO->getOperand(1), BO->getName()), I);
4733               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
4734                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
4735             }
4736           }
4737           break;
4738         case Instruction::Add:
4739           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
4740           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
4741             if (BO->hasOneUse())
4742               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
4743                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
4744           } else if (CI->isNullValue()) {
4745             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
4746             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
4747             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
4748
4749             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
4750               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
4751             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
4752               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
4753             else if (BO->hasOneUse()) {
4754               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
4755               BO->setName("");
4756               InsertNewInstBefore(Neg, I);
4757               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
4758             }
4759           }
4760           break;
4761         case Instruction::Xor:
4762           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
4763           // the explicit xor.
4764           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
4765             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
4766                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
4767
4768           // FALLTHROUGH
4769         case Instruction::Sub:
4770           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
4771           if (CI->isNullValue())
4772             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
4773                                    BO->getOperand(1));
4774           break;
4775
4776         case Instruction::Or:
4777           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
4778           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
4779           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
4780             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
4781             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
4782               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
4783           }
4784           break;
4785
4786         case Instruction::And:
4787           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
4788             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
4789             // comparison can never succeed!
4790             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
4791                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
4792               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
4793
4794             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
4795             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
4796               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
4797                                      Instruction::SetNE, Op0,
4798                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
4799
4800             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
4801             // to be a signed value as appropriate.
4802             if (isSignBit(BOC)) {
4803               Value *X = BO->getOperand(0);
4804               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
4805               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
4806                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
4807                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
4808               }
4809               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
4810                                          Instruction::SetGE, X,
4811                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
4812             }
4813
4814             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
4815             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
4816               Value *X = BO->getOperand(0);
4817               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
4818
4819               // If 'X' is signed, insert a cast now.
4820               if (NegX->getType()->isSigned()) {
4821                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
4822                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
4823                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
4824               }
4825
4826               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
4827                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
4828             }
4829
4830           }
4831         default: break;
4832         }
4833       }
4834     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
4835       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
4836       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4837         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
4838         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
4839         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
4840         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4841             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4842           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
4843                  "Source and destination signednesses should differ!");
4844           if (Cast->getType()->isSigned()) {
4845             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
4846             // vicinity of zero.
4847             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
4848               // X < 0  => x > 127
4849               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
4850                          ConstantInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize-1))-1));
4851             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
4852                      cast<ConstantInt>(CI)->getSExtValue() == -1)
4853               // X > -1  => x < 128
4854               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
4855                          ConstantInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize-1)));
4856           } else {
4857             ConstantInt *CUI = cast<ConstantInt>(CI);
4858             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
4859                 CUI->getZExtValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
4860               // X < 128 => X > -1
4861               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
4862                                                  ConstantInt::get(SrcTy, -1));
4863             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
4864                      CUI->getZExtValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
4865               // X > 127 => X < 0
4866               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
4867                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
4868           }
4869         }
4870       }
4871     }
4872   }
4873
4874   // Handle setcc with constant RHS's that can be integer, FP or pointer.
4875   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4876     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4877       switch (LHSI->getOpcode()) {
4878       case Instruction::GetElementPtr:
4879         if (RHSC->isNullValue()) {
4880           // Transform setcc GEP P, int 0, int 0, int 0, null -> setcc P, null
4881           bool isAllZeros = true;
4882           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4883             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4884                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4885               isAllZeros = false;
4886               break;
4887             }
4888           if (isAllZeros)
4889             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
4890                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4891         }
4892         break;
4893
4894       case Instruction::PHI:
4895         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4896           return NV;
4897         break;
4898       case Instruction::Select:
4899         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4900         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4901         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4902         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4903         if (LHSI->hasOneUse()) {
4904           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4905             // Fold the known value into the constant operand.
4906             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
4907             // Insert a new SetCC of the other select operand.
4908             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
4909                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4910                                                       I.getName()), I);
4911           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4912             // Fold the known value into the constant operand.
4913             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
4914             // Insert a new SetCC of the other select operand.
4915             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
4916                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4917                                                       I.getName()), I);
4918           }
4919         }
4920
4921         if (Op1)
4922           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4923         break;
4924       }
4925   }
4926
4927   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
4928   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
4929     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
4930       return NI;
4931   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
4932     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
4933                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
4934       return NI;
4935
4936   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
4937   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
4938   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4939     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
4940     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
4941         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) && I.isEquality()) {
4942       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
4943       // operand, where it can often be eliminated completely.
4944       Op0 = CastOp0;
4945
4946       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
4947       // well.
4948       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4949         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
4950                                                                Op0->getType()))
4951           Op1 = CI2->getOperand(0);
4952
4953       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
4954       if (Op1->getType() != Op0->getType())
4955         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4956           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
4957         } else {
4958           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
4959           Op1 = InsertCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
4960         }
4961       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
4962     }
4963
4964     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
4965     // This comes up when you have code like
4966     //   int X = A < B;
4967     //   if (X) ...
4968     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
4969     // with a constant or another cast from the same type.
4970     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
4971       if (Instruction *R = visitSetCondInstWithCastAndCast(I))
4972         return R;
4973   }
4974   
4975   if (I.isEquality()) {
4976     Value *A, *B;
4977     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4978         (A == Op1 || B == Op1)) {
4979       // (A^B) == A  ->  B == 0
4980       Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
4981       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), OtherVal,
4982                                     Constant::getNullValue(A->getType()));
4983     } else if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4984                (A == Op0 || B == Op0)) {
4985       // A == (A^B)  ->  B == 0
4986       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
4987       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), OtherVal,
4988                                     Constant::getNullValue(A->getType()));
4989     } else if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
4990       // (A-B) == A  ->  B == 0
4991       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), B,
4992                                     Constant::getNullValue(B->getType()));
4993     } else if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
4994       // A == (A-B)  ->  B == 0
4995       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), B,
4996                                     Constant::getNullValue(B->getType()));
4997     }
4998     
4999     Value *C, *D;
5000     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5001     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5002         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5003         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5004       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5005       
5006       if (A == C) {
5007         X = B; Y = D; Z = A;
5008       } else if (A == D) {
5009         X = B; Y = C; Z = A;
5010       } else if (B == C) {
5011         X = A; Y = D; Z = B;
5012       } else if (B == D) {
5013         X = A; Y = C; Z = B;
5014       }
5015       
5016       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5017         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5018         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5019         I.setOperand(0, Op1);
5020         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5021         return &I;
5022       }
5023     }
5024   }
5025   return Changed ? &I : 0;
5026 }
5027
5028 // visitSetCondInstWithCastAndCast - Handle setcond (cast x to y), (cast/cst).
5029 // We only handle extending casts so far.
5030 //
5031 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI) {
5032   Value *LHSCIOp = cast<CastInst>(SCI.getOperand(0))->getOperand(0);
5033   const Type *SrcTy = LHSCIOp->getType();
5034   const Type *DestTy = SCI.getOperand(0)->getType();
5035   Value *RHSCIOp;
5036
5037   if (!DestTy->isIntegral() || !SrcTy->isIntegral())
5038     return 0;
5039
5040   unsigned SrcBits  = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5041   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
5042   if (SrcBits >= DestBits) return 0;  // Only handle extending cast.
5043
5044   // Is this a sign or zero extension?
5045   bool isSignSrc  = SrcTy->isSigned();
5046   bool isSignDest = DestTy->isSigned();
5047
5048   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(SCI.getOperand(1))) {
5049     // Not an extension from the same type?
5050     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5051     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) return 0;
5052   } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SCI.getOperand(1))) {
5053     // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5054     // reextended to DestTy.
5055     Constant *Res = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
5056
5057     if (ConstantExpr::getCast(Res, DestTy) == CI) {
5058       // Make sure that src sign and dest sign match. For example,
5059       //
5060       // %A = cast short %X to uint
5061       // %B = setgt uint %A, 1330
5062       //
5063       // It is incorrect to transform this into 
5064       //
5065       // %B = setgt short %X, 1330 
5066       // 
5067       // because %A may have negative value. 
5068       // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5069       // OR operation is EQ/NE.
5070       if (isSignSrc == isSignDest || SrcTy == Type::BoolTy || SCI.isEquality())
5071         RHSCIOp = Res;
5072       else
5073         return 0;
5074     } else {
5075       // If the value cannot be represented in the shorter type, we cannot emit
5076       // a simple comparison.
5077       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
5078         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::getFalse());
5079       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetNE)
5080         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::getTrue());
5081
5082       // Evaluate the comparison for LT.
5083       Value *Result;
5084       if (DestTy->isSigned()) {
5085         // We're performing a signed comparison.
5086         if (isSignSrc) {
5087           // Signed extend and signed comparison.
5088           if (cast<ConstantInt>(CI)->getSExtValue() < 0)// X < (small) --> false
5089             Result = ConstantBool::getFalse();
5090           else
5091             Result = ConstantBool::getTrue();           // X < (large) --> true
5092         } else {
5093           // Unsigned extend and signed comparison.
5094           if (cast<ConstantInt>(CI)->getSExtValue() < 0)
5095             Result = ConstantBool::getFalse();
5096           else
5097             Result = ConstantBool::getTrue();
5098         }
5099       } else {
5100         // We're performing an unsigned comparison.
5101         if (!isSignSrc) {
5102           // Unsigned extend & compare -> always true.
5103           Result = ConstantBool::getTrue();
5104         } else {
5105           // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5106           // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5107           Constant *NegOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
5108           Result = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSetGT(LHSCIOp,
5109                                                   NegOne, SCI.getName()), SCI);
5110         }
5111       }
5112
5113       // Finally, return the value computed.
5114       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetLT) {
5115         return ReplaceInstUsesWith(SCI, Result);
5116       } else {
5117         assert(SCI.getOpcode()==Instruction::SetGT &&"SetCC should be folded!");
5118         if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5119           return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantExpr::getNot(CI));
5120         else
5121           return BinaryOperator::createNot(Result);
5122       }
5123     }
5124   } else {
5125     return 0;
5126   }
5127
5128   // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5129   return BinaryOperator::create(SCI.getOpcode(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5130 }
5131
5132 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
5133   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
5134   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5135   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5136
5137   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5138   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5139   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
5140       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5141     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5142   
5143   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
5144     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
5145       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5146     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
5147       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5148   }
5149   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5150     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())// X << undef, X >>u undef -> 0
5151       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5152     else
5153       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
5154   }
5155
5156   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5157   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5158     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5159       if (CSI->isAllOnesValue())
5160         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5161
5162   // Try to fold constant and into select arguments.
5163   if (isa<Constant>(Op0))
5164     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5165       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5166         return R;
5167
5168   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5169   if (I.isArithmeticShift()) {
5170     if (MaskedValueIsZero(Op0,
5171                           1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))) {
5172       return new ShiftInst(Instruction::LShr, Op0, Op1, I.getName());
5173     }
5174   }
5175
5176   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5177     if (CUI->getType()->isUnsigned())
5178       if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5179         return Res;
5180   return 0;
5181 }
5182
5183 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5184                                                ShiftInst &I) {
5185   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5186   bool isSignedShift = isLeftShift ? Op0->getType()->isSigned() : 
5187                                      I.getOpcode() == Instruction::AShr;
5188   bool isUnsignedShift = !isSignedShift;
5189
5190   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5191   // purpose is to compute bits we don't care about.
5192   uint64_t KnownZero, KnownOne;
5193   if (SimplifyDemandedBits(&I, I.getType()->getIntegralTypeMask(),
5194                            KnownZero, KnownOne))
5195     return &I;
5196   
5197   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5198   // of a signed value.
5199   //
5200   unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5201   if (Op1->getZExtValue() >= TypeBits) {
5202     if (isUnsignedShift || isLeftShift)
5203       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5204     else {
5205       I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
5206       return &I;
5207     }
5208   }
5209   
5210   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5211   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5212     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5213       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5214         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5215                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5216   
5217   // Try to fold constant and into select arguments.
5218   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5219     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5220       return R;
5221   if (isa<PHINode>(Op0))
5222     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5223       return NV;
5224   
5225   if (Op0->hasOneUse()) {
5226     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5227       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5228       Value *V1, *V2;
5229       ConstantInt *CC;
5230       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5231         default: break;
5232         case Instruction::Add:
5233         case Instruction::And:
5234         case Instruction::Or:
5235         case Instruction::Xor:
5236           // These operators commute.
5237           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5238           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5239               match(Op0BO->getOperand(1),
5240                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5241             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl, 
5242                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5243                                             Op0BO->getName());
5244             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5245             Instruction *X = 
5246               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5247                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5248             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5249             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
5250             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
5251             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
5252           }
5253           
5254           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5255           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5256               match(Op0BO->getOperand(1),
5257                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5258                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5259       cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(1))->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5260             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl, 
5261                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5262                                             Op0BO->getName());
5263             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5264             Instruction *XM =
5265               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5266                                         V1->getName()+".mask");
5267             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5268             
5269             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5270           }
5271           
5272           // FALL THROUGH.
5273         case Instruction::Sub:
5274           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5275           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5276               match(Op0BO->getOperand(0),
5277                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5278             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl, 
5279                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
5280                                             Op0BO->getName());
5281             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5282             Instruction *X =
5283               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5284                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5285             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5286             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
5287             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
5288             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
5289           }
5290           
5291           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5292           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5293               match(Op0BO->getOperand(0),
5294                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5295                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5296               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5297                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5298             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl, 
5299                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
5300                                             Op0BO->getName());
5301             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5302             Instruction *XM =
5303               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5304                                         V1->getName()+".mask");
5305             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5306             
5307             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5308           }
5309           
5310           break;
5311       }
5312       
5313       
5314       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5315       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5316       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5317         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
5318         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
5319         
5320         switch (Op0BO->getOpcode()) {
5321           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
5322           case Instruction::Add:
5323             isValid = isLeftShift;
5324             break;
5325           case Instruction::Or:
5326           case Instruction::Xor:
5327             highBitSet = false;
5328             break;
5329           case Instruction::And:
5330             highBitSet = true;
5331             break;
5332         }
5333         
5334         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
5335         // by the logical operation, do not perform the transformation.
5336         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
5337         // the constant which would cause it to be modified for this
5338         // operation.
5339         //
5340         if (isValid && !isLeftShift && isSignedShift) {
5341           uint64_t Val = Op0C->getZExtValue();
5342           isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
5343         }
5344         
5345         if (isValid) {
5346           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
5347           
5348           Instruction *NewShift =
5349             new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1,
5350                           Op0BO->getName());
5351           Op0BO->setName("");
5352           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
5353           
5354           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
5355                                         NewRHS);
5356         }
5357       }
5358     }
5359   }
5360   
5361   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
5362   ShiftInst *ShiftOp = 0;
5363   if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
5364     ShiftOp = Op0SI;
5365   else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5366     // If this is a noop-integer case of a shift instruction, use the shift.
5367     if (CI->getOperand(0)->getType()->isInteger() &&
5368         CI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
5369         CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
5370         isa<ShiftInst>(CI->getOperand(0))) {
5371       ShiftOp = cast<ShiftInst>(CI->getOperand(0));
5372     }
5373   }
5374   
5375   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
5376     // Find the operands and properties of the input shift.  Note that the
5377     // signedness of the input shift may differ from the current shift if there
5378     // is a noop cast between the two.
5379     bool isShiftOfLeftShift = ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl;
5380     bool isShiftOfSignedShift = isShiftOfLeftShift ? 
5381            ShiftOp->getType()->isSigned() : 
5382            ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr;
5383     bool isShiftOfUnsignedShift = !isShiftOfSignedShift;
5384     
5385     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
5386
5387     unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getZExtValue();
5388     unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)Op1->getZExtValue();
5389     
5390     // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2.
5391     if (isLeftShift == isShiftOfLeftShift) {
5392       // Do not fold these shifts if the first one is signed and the second one
5393       // is unsigned and this is a right shift.  Further, don't do any folding
5394       // on them.
5395       if (isShiftOfSignedShift && isUnsignedShift && !isLeftShift)
5396         return 0;
5397       
5398       unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
5399       if (Amt > Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
5400         Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5401       
5402       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
5403       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
5404         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(), "tmp"), I);
5405       ShiftInst* ShiftResult = new ShiftInst(I.getOpcode(), Op,
5406                            ConstantInt::get(Type::UByteTy, Amt));
5407       if (I.getType() == ShiftResult->getType())
5408         return ShiftResult;
5409       InsertNewInstBefore(ShiftResult, I);
5410       return new CastInst(ShiftResult, I.getType());
5411     }
5412     
5413     // Check for (A << c1) >> c2 or (A >> c1) << c2.  If we are dealing with
5414     // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
5415     // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
5416     if (isUnsignedShift || isLeftShift) {
5417       // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge.
5418       Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
5419       if (isLeftShift)
5420         C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
5421       else
5422         C = ConstantExpr::getLShr(C, ShiftAmt1C);
5423       
5424       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
5425       if (Op->getType() != C->getType())
5426         Op = InsertCastBefore(Op, I.getType(), I);
5427       
5428       Instruction *Mask =
5429         BinaryOperator::createAnd(Op, C, Op->getName()+".mask");
5430       InsertNewInstBefore(Mask, I);
5431       
5432       // Figure out what flavor of shift we should use...
5433       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
5434         return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
5435       } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
5436         return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
5437                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
5438       } else if (isShiftOfUnsignedShift || isShiftOfLeftShift) {
5439         if (isShiftOfUnsignedShift && !isShiftOfLeftShift && isSignedShift) {
5440           return new ShiftInst(Instruction::LShr, Mask, 
5441             ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
5442         } else {
5443           return new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Mask,
5444                     ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
5445         }
5446       } else {
5447         // (X >>s C1) << C2  where C1 > C2  === (X >>s (C1-C2)) & mask
5448         Op = InsertCastBefore(Mask, I.getType()->getSignedVersion(), I);
5449         Instruction *Shift =
5450           new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Op,
5451                         ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
5452         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5453         
5454         C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(Shift->getType());
5455         C = ConstantExpr::getShl(C, Op1);
5456         Mask = BinaryOperator::createAnd(Shift, C, Op->getName()+".mask");
5457         InsertNewInstBefore(Mask, I);
5458         return new CastInst(Mask, I.getType());
5459       }
5460     } else {
5461       // We can handle signed (X << C1) >>s C2 if it's a sign extend.  In
5462       // this case, C1 == C2 and C1 is 8, 16, or 32.
5463       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
5464         const Type *SExtType = 0;
5465         switch (Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits() - ShiftAmt1) {
5466         case 8 : SExtType = Type::SByteTy; break;
5467         case 16: SExtType = Type::ShortTy; break;
5468         case 32: SExtType = Type::IntTy; break;
5469         }
5470         
5471         if (SExtType) {
5472           Instruction *NewTrunc = new CastInst(ShiftOp->getOperand(0),
5473                                                SExtType, "sext");
5474           InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
5475           return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
5476         }
5477       }
5478     }
5479   }
5480   return 0;
5481 }
5482
5483
5484 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
5485 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
5486 /// X*Scale+Offset.
5487 ///
5488 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
5489                                         unsigned &Offset) {
5490   assert(Val->getType() == Type::UIntTy && "Unexpected allocation size type!");
5491   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
5492     if (CI->getType()->isUnsigned()) {
5493       Offset = CI->getZExtValue();
5494       Scale  = 1;
5495       return ConstantInt::get(Type::UIntTy, 0);
5496     }
5497   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
5498     if (I->getNumOperands() == 2) {
5499       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
5500         if (CUI->getType()->isUnsigned()) {
5501           if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
5502             // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
5503             Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
5504             Offset = 0;
5505             return I->getOperand(0);
5506           } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
5507             // This value is scaled by 'CUI'.
5508             Scale = CUI->getZExtValue();
5509             Offset = 0;
5510             return I->getOperand(0);
5511           } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5512             // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
5513             // where C1 is divisible by C2.
5514             unsigned SubScale;
5515             Value *SubVal = 
5516               DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
5517             Offset += CUI->getZExtValue();
5518             if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
5519               Scale = SubScale;
5520               return SubVal;
5521             }
5522           }
5523         }
5524       }
5525     }
5526   }
5527
5528   // Otherwise, we can't look past this.
5529   Scale = 1;
5530   Offset = 0;
5531   return Val;
5532 }
5533
5534
5535 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
5536 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
5537 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI,
5538                                                    AllocationInst &AI) {
5539   const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType());
5540   if (!PTy) return 0;   // Not casting the allocation to a pointer type.
5541   
5542   // Remove any uses of AI that are dead.
5543   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
5544   std::vector<Instruction*> DeadUsers;
5545   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
5546     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
5547     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
5548       while (UI != E && *UI == User)
5549         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
5550       
5551       // Add operands to the worklist.
5552       AddUsesToWorkList(*User);
5553       ++NumDeadInst;
5554       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *User);
5555       
5556       User->eraseFromParent();
5557       removeFromWorkList(User);
5558     }
5559   }
5560   
5561   // Get the type really allocated and the type casted to.
5562   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
5563   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
5564   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
5565
5566   unsigned AllocElTyAlign = TD->getTypeAlignment(AllocElTy);
5567   unsigned CastElTyAlign = TD->getTypeAlignment(CastElTy);
5568   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
5569
5570   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
5571   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
5572   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
5573   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
5574
5575   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
5576   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
5577   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
5578
5579   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
5580   // size argument.
5581   unsigned ArraySizeScale, ArrayOffset;
5582   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
5583     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
5584  
5585   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
5586   // do the xform.
5587   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
5588       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
5589
5590   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
5591   Value *Amt = 0;
5592   if (Scale == 1) {
5593     Amt = NumElements;
5594   } else {
5595     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
5596     Amt = ConstantInt::get(Type::UIntTy, Scale);
5597     if (isa<ConstantInt>(NumElements) && NumElements->getType()->isUnsigned())
5598       Amt = ConstantExpr::getMul(
5599               cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
5600     // otherwise multiply the amount and the number of elements
5601     else if (Scale != 1) {
5602       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
5603       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
5604     }
5605   }
5606   
5607   if (unsigned Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
5608     Value *Off = ConstantInt::get(Type::UIntTy, Offset);
5609     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
5610     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
5611   }
5612   
5613   std::string Name = AI.getName(); AI.setName("");
5614   AllocationInst *New;
5615   if (isa<MallocInst>(AI))
5616     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
5617   else
5618     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
5619   InsertNewInstBefore(New, AI);
5620   
5621   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
5622   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
5623   // die soon.
5624   if (!AI.hasOneUse()) {
5625     AddUsesToWorkList(AI);
5626     CastInst *NewCast = new CastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
5627     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
5628     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
5629   }
5630   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
5631 }
5632
5633 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
5634 /// and return it without inserting any new casts.  This is used by code that
5635 /// tries to decide whether promoting or shrinking integer operations to wider
5636 /// or smaller types will allow us to eliminate a truncate or extend.
5637 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
5638                                        int &NumCastsRemoved) {
5639   if (isa<Constant>(V)) return true;
5640   
5641   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
5642   if (!I || !I->hasOneUse()) return false;
5643   
5644   switch (I->getOpcode()) {
5645   case Instruction::And:
5646   case Instruction::Or:
5647   case Instruction::Xor:
5648     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
5649     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved) &&
5650            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved);
5651   case Instruction::Cast:
5652     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
5653     // it, and this will remove a cast overall.
5654     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
5655       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
5656       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
5657       // casts first.
5658       if (isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
5659         return true;
5660       
5661       ++NumCastsRemoved;
5662       return true;
5663     }
5664     // TODO: Can handle more cases here.
5665     break;
5666   }
5667   
5668   return false;
5669 }
5670
5671 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
5672 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
5673 /// evaluate the expression.
5674 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty) {
5675   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
5676     return ConstantExpr::getCast(C, Ty);
5677
5678   // Otherwise, it must be an instruction.
5679   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
5680   Instruction *Res = 0;
5681   switch (I->getOpcode()) {
5682   case Instruction::And:
5683   case Instruction::Or:
5684   case Instruction::Xor: {
5685     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty);
5686     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty);
5687     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
5688                                  LHS, RHS, I->getName());
5689     break;
5690   }
5691   case Instruction::Cast:
5692     // If this is a cast from the destination type, return the input.
5693     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
5694       return I->getOperand(0);
5695     
5696     // TODO: Can handle more cases here.
5697     assert(0 && "Unreachable!");
5698     break;
5699   }
5700   
5701   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
5702 }
5703
5704
5705 // CastInst simplification
5706 //
5707 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
5708   Value *Src = CI.getOperand(0);
5709
5710   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
5711   // instruction...
5712   if (CI.getType() == Src->getType())
5713     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
5714
5715   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
5716     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
5717
5718   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
5719   // one!
5720   //
5721   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
5722     Value *A = CSrc->getOperand(0);
5723     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
5724                                CI.getType(), TD)) {
5725       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
5726       // has a good chance of making CSrc dead.
5727       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
5728       return &CI;
5729     }
5730
5731     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
5732     // to convert this into a logical 'and' instruction.
5733     //
5734     if (A->getType()->isInteger() &&
5735         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
5736         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
5737         CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
5738                     CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()&&
5739         A->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
5740               CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5741       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
5742              "Cannot have type bigger than ulong!");
5743       uint64_t AndValue = CSrc->getType()->getIntegralTypeMask();
5744       Constant *AndOp = ConstantInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
5745                                           AndValue);
5746       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
5747       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
5748       if (And->getType() != CI.getType()) {
5749         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
5750         InsertNewInstBefore(And, CI);
5751         And = new CastInst(And, CI.getType());
5752       }
5753       return And;
5754     }
5755   }
5756   
5757   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
5758   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
5759     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
5760                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
5761
5762   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
5763   // purpose is to compute bits we don't care about.
5764   if (CI.getType()->isInteger() && CI.getOperand(0)->getType()->isIntegral()) {
5765     uint64_t KnownZero, KnownOne;
5766     if (SimplifyDemandedBits(&CI, CI.getType()->getIntegralTypeMask(),
5767                              KnownZero, KnownOne))
5768       return &CI;
5769   }
5770   
5771   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
5772   // this into a cast of the original pointer!
5773   //
5774   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
5775     bool AllZeroOperands = true;
5776     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
5777       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
5778           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
5779         AllZeroOperands = false;
5780         break;
5781       }
5782     if (AllZeroOperands) {
5783       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
5784       return &CI;
5785     }
5786   }
5787
5788   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
5789   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
5790   //
5791   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
5792     if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
5793       return V;
5794
5795   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
5796     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
5797       return NV;
5798   if (isa<PHINode>(Src))
5799     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
5800       return NV;
5801   
5802   // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent to
5803   // a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate getelementptr.
5804   // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
5805   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType()))
5806     if (const PointerType *SrcPTy = dyn_cast<PointerType>(Src->getType())) {
5807       const Type *DstTy = DstPTy->getElementType();
5808       const Type *SrcTy = SrcPTy->getElementType();
5809       
5810       Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::UIntTy);
5811       unsigned NumZeros = 0;
5812       while (SrcTy != DstTy && 
5813              isa<CompositeType>(SrcTy) && !isa<PointerType>(SrcTy) &&
5814              SrcTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
5815         SrcTy = cast<CompositeType>(SrcTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
5816         ++NumZeros;
5817       }
5818
5819       // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
5820       if (SrcTy == DstTy) {
5821         std::vector<Value*> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
5822         return new GetElementPtrInst(Src, Idxs);
5823       }
5824     }
5825       
5826   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
5827   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
5828   // for now.
5829   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
5830     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
5831         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
5832       
5833       int NumCastsRemoved = 0;
5834       if (CanEvaluateInDifferentType(SrcI, CI.getType(), NumCastsRemoved)) {
5835         // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
5836         // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a noop-cast
5837         // this just removes a noop cast which isn't pointful, but simplifies
5838         // the code.  If this is a zero-extension, we need to do an AND to
5839         // maintain the clear top-part of the computation, so we require that
5840         // the input have eliminated at least one cast.  If this is a sign
5841         // extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
5842         // require that two casts have been eliminated.
5843         bool DoXForm;
5844         switch (getCastType(Src->getType(), CI.getType())) {
5845         default: assert(0 && "Unknown cast type!");
5846         case Noop:
5847         case Truncate:
5848           DoXForm = true;
5849           break;
5850         case Zeroext:
5851           DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
5852           break;
5853         case Signext:
5854           DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
5855           break;
5856         }
5857         
5858         if (DoXForm) {
5859           Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, CI.getType());
5860           assert(Res->getType() == CI.getType());
5861           switch (getCastType(Src->getType(), CI.getType())) {
5862           default: assert(0 && "Unknown cast type!");
5863           case Noop:
5864           case Truncate:
5865             // Just replace this cast with the result.
5866             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
5867           case Zeroext: {
5868             // We need to emit an AND to clear the high bits.
5869             unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5870             unsigned DestBitSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5871             assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
5872             Constant *C = 
5873               ConstantInt::get(Type::ULongTy, (1ULL << SrcBitSize)-1);
5874             C = ConstantExpr::getCast(C, CI.getType());
5875             return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
5876           }
5877           case Signext:
5878             // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
5879             return new CastInst(InsertCastBefore(Res, Src->getType(), CI),
5880                                 CI.getType());
5881           }
5882         }
5883       }
5884       
5885       const Type *DestTy = CI.getType();
5886       unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5887       unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
5888
5889       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
5890       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
5891
5892       switch (SrcI->getOpcode()) {
5893       case Instruction::Add:
5894       case Instruction::Mul:
5895       case Instruction::And:
5896       case Instruction::Or:
5897       case Instruction::Xor:
5898         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
5899         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
5900           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
5901           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
5902           // converting signedness, which is a noop.
5903           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
5904               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
5905             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
5906             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
5907             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
5908                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
5909           }
5910         }
5911
5912         // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
5913         if (SrcBitSize == 1 && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
5914             Op1 == ConstantBool::getTrue() &&
5915             (!Op0->hasOneUse() || !isa<SetCondInst>(Op0))) {
5916           Value *New = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, &CI);
5917           return BinaryOperator::createXor(New,
5918                                            ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
5919         }
5920         break;
5921       case Instruction::SDiv:
5922       case Instruction::UDiv:
5923       case Instruction::SRem:
5924       case Instruction::URem:
5925         // If we are just changing the sign, rewrite.
5926         if (DestBitSize == SrcBitSize) {
5927           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
5928           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
5929           // converting signedness, which is a noop.
5930           if (!ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) || 
5931               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
5932             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
5933             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
5934             return BinaryOperator::create(
5935               cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
5936           }
5937         }
5938         break;
5939
5940       case Instruction::Shl:
5941         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
5942         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
5943         // must not change variable sized shifts to a smaller size, because it
5944         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
5945         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
5946             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
5947           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
5948           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
5949         }
5950         break;
5951       case Instruction::AShr:
5952         // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
5953         // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
5954         // simplifications.
5955         if (DestBitSize < SrcBitSize &&
5956             isa<ConstantInt>(Op1)) {
5957           unsigned ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getZExtValue();
5958           if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
5959             // Insert the new logical shift right.
5960             return new ShiftInst(Instruction::LShr, Op0, Op1);
5961           }
5962         }
5963         break;
5964
5965       case Instruction::SetEQ:
5966       case Instruction::SetNE:
5967         // We if we are just checking for a seteq of a single bit and casting it
5968         // to an integer.  If so, shift the bit to the appropriate place then
5969         // cast to integer to avoid the comparison.
5970         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5971           uint64_t Op1CV = Op1C->getZExtValue();
5972           // cast (X == 0) to int --> X^1        iff X has only the low bit set.
5973           // cast (X == 0) to int --> (X>>1)^1   iff X has only the 2nd bit set.
5974           // cast (X == 1) to int --> X          iff X has only the low bit set.
5975           // cast (X == 2) to int --> X>>1       iff X has only the 2nd bit set.
5976           // cast (X != 0) to int --> X          iff X has only the low bit set.
5977           // cast (X != 0) to int --> X>>1       iff X has only the 2nd bit set.
5978           // cast (X != 1) to int --> X^1        iff X has only the low bit set.
5979           // cast (X != 2) to int --> (X>>1)^1   iff X has only the 2nd bit set.
5980           if (Op1CV == 0 || isPowerOf2_64(Op1CV)) {
5981             // If Op1C some other power of two, convert:
5982             uint64_t KnownZero, KnownOne;
5983             uint64_t TypeMask = Op1->getType()->getIntegralTypeMask();
5984             ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
5985             
5986             if (isPowerOf2_64(KnownZero^TypeMask)) { // Exactly one possible 1?
5987               bool isSetNE = SrcI->getOpcode() == Instruction::SetNE;
5988               if (Op1CV && (Op1CV != (KnownZero^TypeMask))) {
5989                 // (X&4) == 2 --> false
5990                 // (X&4) != 2 --> true
5991                 Constant *Res = ConstantBool::get(isSetNE);
5992                 Res = ConstantExpr::getCast(Res, CI.getType());
5993                 return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
5994               }
5995               
5996               unsigned ShiftAmt = Log2_64(KnownZero^TypeMask);
5997               Value *In = Op0;
5998               if (ShiftAmt) {
5999                 // Perform a logical shr by shiftamt.
6000                 // Insert the shift to put the result in the low bit.
6001                 In = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::LShr, In,
6002                                      ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt),
6003                                      In->getName()+".lobit"), CI);
6004               }
6005               
6006               if ((Op1CV != 0) == isSetNE) { // Toggle the low bit.
6007                 Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6008                 In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6009                 InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6010               }
6011               
6012               if (CI.getType() == In->getType())
6013                 return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6014               else
6015                 return new CastInst(In, CI.getType());
6016             }
6017           }
6018         }
6019         break;
6020       }
6021     }
6022     
6023     if (SrcI->hasOneUse()) {
6024       if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(SrcI)) {
6025         // Okay, we have (cast (shuffle ..)).  We know this cast is a bitconvert
6026         // because the inputs are known to be a vector.  Check to see if this is
6027         // a cast to a vector with the same # elts.
6028         if (isa<PackedType>(CI.getType()) && 
6029             cast<PackedType>(CI.getType())->getNumElements() == 
6030                   SVI->getType()->getNumElements()) {
6031           CastInst *Tmp;
6032           // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
6033           // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
6034           // us to eliminate at least one cast.
6035           if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
6036                Tmp->getOperand(0)->getType() == CI.getType()) ||
6037               ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
6038                Tmp->getOperand(0)->getType() == CI.getType())) {
6039             Value *LHS = InsertOperandCastBefore(SVI->getOperand(0),
6040                                                  CI.getType(), &CI);
6041             Value *RHS = InsertOperandCastBefore(SVI->getOperand(1),
6042                                                  CI.getType(), &CI);
6043             // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
6044             // know the vector types match #elts.
6045             return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
6046           }
6047         }
6048       }
6049     }
6050   }
6051       
6052   return 0;
6053 }
6054
6055 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
6056 ///   %C = or %A, %B
6057 ///   %D = select %cond, %C, %A
6058 /// into:
6059 ///   %C = select %cond, %B, 0
6060 ///   %D = or %A, %C
6061 ///
6062 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
6063 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
6064 /// equal the other incoming value of the select.
6065 ///
6066 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
6067   switch (I->getOpcode()) {
6068   case Instruction::Add:
6069   case Instruction::Mul:
6070   case Instruction::And:
6071   case Instruction::Or:
6072   case Instruction::Xor:
6073     return 3;              // Can fold through either operand.
6074   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
6075   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
6076   case Instruction::LShr:
6077   case Instruction::AShr:
6078     return 1;
6079   default:
6080     return 0;              // Cannot fold
6081   }
6082 }
6083
6084 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
6085 /// function, return the identity constant that goes into the select.
6086 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
6087   switch (I->getOpcode()) {
6088   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
6089   case Instruction::Add:
6090   case Instruction::Sub:
6091   case Instruction::Or:
6092   case Instruction::Xor:
6093     return Constant::getNullValue(I->getType());
6094   case Instruction::Shl:
6095   case Instruction::LShr:
6096   case Instruction::AShr:
6097     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
6098   case Instruction::And:
6099     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
6100   case Instruction::Mul:
6101     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
6102   }
6103 }
6104
6105 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
6106 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
6107 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
6108                                           Instruction *FI) {
6109   if (TI->getNumOperands() == 1) {
6110     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
6111     // merge.
6112     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
6113       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
6114         return 0;
6115     } else {
6116       return 0;  // unknown unary op.
6117     }
6118
6119     // Fold this by inserting a select from the input values.
6120     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
6121                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
6122     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
6123     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
6124   }
6125
6126   // Only handle binary operators here.
6127   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
6128     return 0;
6129
6130   // Figure out if the operations have any operands in common.
6131   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
6132   bool MatchIsOpZero;
6133   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
6134     MatchOp  = TI->getOperand(0);
6135     OtherOpT = TI->getOperand(1);
6136     OtherOpF = FI->getOperand(1);
6137     MatchIsOpZero = true;
6138   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
6139     MatchOp  = TI->getOperand(1);
6140     OtherOpT = TI->getOperand(0);
6141     OtherOpF = FI->getOperand(0);
6142     MatchIsOpZero = false;
6143   } else if (!TI->isCommutative()) {
6144     return 0;
6145   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
6146     MatchOp  = TI->getOperand(0);
6147     OtherOpT = TI->getOperand(1);
6148     OtherOpF = FI->getOperand(0);
6149     MatchIsOpZero = true;
6150   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
6151     MatchOp  = TI->getOperand(1);
6152     OtherOpT = TI->getOperand(0);
6153     OtherOpF = FI->getOperand(1);
6154     MatchIsOpZero = true;
6155   } else {
6156     return 0;
6157   }
6158
6159   // If we reach here, they do have operations in common.
6160   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
6161                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
6162   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
6163
6164   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
6165     if (MatchIsOpZero)
6166       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
6167     else
6168       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
6169   } else {
6170     if (MatchIsOpZero)
6171       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
6172     else
6173       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
6174   }
6175 }
6176
6177 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
6178   Value *CondVal = SI.getCondition();
6179   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
6180   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
6181
6182   // select true, X, Y  -> X
6183   // select false, X, Y -> Y
6184   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
6185     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getValue() ? TrueVal : FalseVal);
6186
6187   // select C, X, X -> X
6188   if (TrueVal == FalseVal)
6189     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6190
6191   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
6192     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6193   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
6194     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6195   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
6196     if (isa<Constant>(TrueVal))
6197       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6198     else
6199       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6200   }
6201
6202   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
6203     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
6204       if (C->getValue()) {
6205         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
6206         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
6207       } else {
6208         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
6209         Value *NotCond =
6210           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6211                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
6212         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
6213       }
6214     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
6215       if (C->getValue() == false) {
6216         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
6217         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
6218       } else {
6219         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
6220         Value *NotCond =
6221           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6222                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
6223         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
6224       }
6225     }
6226
6227   // Selecting between two integer constants?
6228   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
6229     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
6230       // select C, 1, 0 -> cast C to int
6231       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getZExtValue() == 1) {
6232         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
6233       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getZExtValue() == 1) {
6234         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
6235         Value *NotCond =
6236           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6237                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
6238         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
6239       }
6240
6241       if (SetCondInst *IC = dyn_cast<SetCondInst>(SI.getCondition())) {
6242
6243         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> sra x, 31
6244         // (x >u 2147483647) ? -1 : 0 -> sra x, 31
6245         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isNullValue())
6246           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
6247             bool CanXForm = false;
6248             if (CmpCst->getType()->isSigned())
6249               CanXForm = CmpCst->isNullValue() && 
6250                          IC->getOpcode() == Instruction::SetLT;
6251             else {
6252               unsigned Bits = CmpCst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6253               CanXForm = (CmpCst->getZExtValue() == ~0ULL >> (64-Bits+1)) &&
6254                          IC->getOpcode() == Instruction::SetGT;
6255             }
6256             
6257             if (CanXForm) {
6258               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
6259               // same width.  In any case, the first step to do is make sure
6260               // that X is signed.
6261               Value *X = IC->getOperand(0);
6262               if (!X->getType()->isSigned())
6263                 X = InsertCastBefore(X, X->getType()->getSignedVersion(), SI);
6264               
6265               // Now that X is signed, we have to make the all ones value.  Do
6266               // this by inserting a new SRA.
6267               unsigned Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6268               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(Type::UByteTy, Bits-1);
6269               Instruction *SRA = new ShiftInst(Instruction::AShr, X,
6270                                                ShAmt, "ones");
6271               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
6272               
6273               // Finally, convert to the type of the select RHS.  If this is
6274               // smaller than the compare value, it will truncate the ones to
6275               // fit. If it is larger, it will sext the ones to fit.
6276               return new CastInst(SRA, SI.getType());
6277             }
6278           }
6279
6280
6281         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
6282         // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
6283         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
6284         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
6285         if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
6286           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
6287               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
6288             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
6289               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
6290                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
6291                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
6292                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
6293                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
6294                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
6295                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
6296                 // false val is the zero.
6297                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
6298                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
6299                 Value *V = ICA;
6300                 if (ShouldNotVal)
6301                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
6302                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
6303                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
6304               }
6305       }
6306     }
6307
6308   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
6309   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
6310     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
6311       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
6312       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
6313         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6314       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
6315       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
6316         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6317       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6318
6319     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
6320       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
6321       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
6322         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6323       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
6324       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
6325         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6326       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6327     }
6328   }
6329
6330   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
6331     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
6332       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
6333         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
6334
6335         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
6336         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
6337           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
6338             return IV;
6339
6340         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
6341         // even legal for FP.
6342         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
6343             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
6344           AddOp = FI; SubOp = TI;
6345         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
6346                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
6347           AddOp = TI; SubOp = FI;
6348         }
6349
6350         if (AddOp) {
6351           Value *OtherAddOp = 0;
6352           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
6353             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
6354           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
6355             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
6356           }
6357
6358           if (OtherAddOp) {
6359             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
6360             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
6361             Value *NegVal;  // Compute -Z
6362             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
6363               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
6364             } else {
6365               NegVal = InsertNewInstBefore(
6366                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
6367             }
6368
6369             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
6370             Value *NewFalseOp = NegVal;
6371             if (AddOp != TI)
6372               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
6373             Instruction *NewSel =
6374               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
6375
6376             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
6377             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
6378           }
6379         }
6380       }
6381
6382   // See if we can fold the select into one of our operands.
6383   if (SI.getType()->isInteger()) {
6384     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
6385     // transformation we are doing here.
6386     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
6387       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
6388           !isa<Constant>(FalseVal))
6389         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
6390           unsigned OpToFold = 0;
6391           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
6392             OpToFold = 1;
6393           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
6394             OpToFold = 2;
6395           }
6396
6397           if (OpToFold) {
6398             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
6399             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
6400             Instruction *NewSel =
6401               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
6402                              Name);
6403             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
6404             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
6405               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
6406             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
6407               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
6408             else {
6409               assert(0 && "Unknown instruction!!");
6410             }
6411           }
6412         }
6413
6414     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
6415       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
6416           !isa<Constant>(TrueVal))
6417         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
6418           unsigned OpToFold = 0;
6419           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
6420             OpToFold = 1;
6421           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
6422             OpToFold = 2;
6423           }
6424
6425           if (OpToFold) {
6426             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
6427             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
6428             Instruction *NewSel =
6429               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
6430                              Name);
6431             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
6432             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
6433               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
6434             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
6435               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
6436             else {
6437               assert(0 && "Unknown instruction!!");
6438             }
6439           }
6440         }
6441   }
6442
6443   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
6444     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
6445     SI.setOperand(1, FalseVal);
6446     SI.setOperand(2, TrueVal);
6447     return &SI;
6448   }
6449
6450   return 0;
6451 }
6452
6453 /// GetKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that we can
6454 /// determine, return it, otherwise return 0.
6455 static unsigned GetKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD) {
6456   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
6457     unsigned Align = GV->getAlignment();
6458     if (Align == 0 && TD) 
6459       Align = TD->getTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
6460     return Align;
6461   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
6462     unsigned Align = AI->getAlignment();
6463     if (Align == 0 && TD) {
6464       if (isa<AllocaInst>(AI))
6465         Align = TD->getTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
6466       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
6467         // Malloc returns maximally aligned memory.
6468         Align = TD->getTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
6469         Align = std::max(Align, (unsigned)TD->getTypeAlignment(Type::DoubleTy));
6470         Align = std::max(Align, (unsigned)TD->getTypeAlignment(Type::LongTy));
6471       }
6472     }
6473     return Align;
6474   } else if (isa<CastInst>(V) ||
6475              (isa<ConstantExpr>(V) && 
6476               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::Cast)) {
6477     User *CI = cast<User>(V);
6478     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
6479       return GetKnownAlignment(CI->getOperand(0), TD);
6480     return 0;
6481   } else if (isa<GetElementPtrInst>(V) ||
6482              (isa<ConstantExpr>(V) && 
6483               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)) {
6484     User *GEPI = cast<User>(V);
6485     unsigned BaseAlignment = GetKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD);
6486     if (BaseAlignment == 0) return 0;
6487     
6488     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
6489     bool AllZeroOperands = true;
6490     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
6491       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
6492           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
6493         AllZeroOperands = false;
6494         break;
6495       }
6496     if (AllZeroOperands)
6497       return BaseAlignment;
6498     
6499     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
6500     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
6501     // least as much as its type requires.
6502     if (!TD) return 0;
6503
6504     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
6505     if (TD->getTypeAlignment(cast<PointerType>(BasePtrTy)->getElementType())
6506         <= BaseAlignment) {
6507       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
6508       return TD->getTypeAlignment(cast<PointerType>(GEPTy)->getElementType());
6509     }
6510     return 0;
6511   }
6512   return 0;
6513 }
6514
6515
6516 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
6517 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
6518 /// the heavy lifting.
6519 ///
6520 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
6521   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
6522   if (!II) return visitCallSite(&CI);
6523   
6524   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
6525   // visitCallSite.
6526   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
6527     bool Changed = false;
6528
6529     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
6530     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
6531       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
6532
6533       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
6534         if (CI->getZExtValue() == 1) {
6535           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
6536           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
6537           // alignment is sufficient.
6538         }
6539     }
6540
6541     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
6542     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
6543     // into a call to memcpy.
6544     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
6545       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
6546         if (GVSrc->isConstant()) {
6547           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
6548           const char *Name;
6549           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
6550               Type::UIntTy)
6551             Name = "llvm.memcpy.i32";
6552           else
6553             Name = "llvm.memcpy.i64";
6554           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
6555                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
6556           CI.setOperand(0, MemCpy);
6557           Changed = true;
6558         }
6559     }
6560
6561     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
6562     // set, update the alignment.
6563     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
6564       unsigned Alignment1 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
6565       unsigned Alignment2 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
6566       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
6567       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
6568         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::UIntTy, Align));
6569         Changed = true;
6570       }
6571     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
6572       unsigned Alignment = GetKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
6573       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
6574         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::UIntTy, Alignment));
6575         Changed = true;
6576       }
6577     }
6578           
6579     if (Changed) return II;
6580   } else {
6581     switch (II->getIntrinsicID()) {
6582     default: break;
6583     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
6584     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
6585     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
6586     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
6587     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
6588       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
6589       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
6590       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
6591         Value *Ptr = InsertCastBefore(II->getOperand(1),
6592                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
6593         return new LoadInst(Ptr);
6594       }
6595       break;
6596     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
6597     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
6598       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
6599       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(2), TD) >= 16) {
6600         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
6601         Value *Ptr = InsertCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
6602         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
6603       }
6604       break;
6605     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
6606     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
6607     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
6608     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
6609       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
6610       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
6611         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
6612         Value *Ptr = InsertCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
6613         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
6614       }
6615       break;
6616       
6617     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
6618       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
6619       // we can simplify the input based on that, do so now.
6620       uint64_t UndefElts;
6621       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
6622                                                 UndefElts)) {
6623         II->setOperand(1, V);
6624         return II;
6625       }
6626       break;
6627     }
6628       
6629     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
6630       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
6631       if (ConstantPacked *Mask = dyn_cast<ConstantPacked>(II->getOperand(3))) {
6632         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
6633         
6634         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
6635         bool AllEltsOk = true;
6636         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
6637           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
6638               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
6639             AllEltsOk = false;
6640             break;
6641           }
6642         }
6643         
6644         if (AllEltsOk) {
6645           // Cast the input vectors to byte vectors.
6646           Value *Op0 = InsertCastBefore(II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
6647           Value *Op1 = InsertCastBefore(II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
6648           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
6649           
6650           // Only extract each element once.
6651           Value *ExtractedElts[32];
6652           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
6653           
6654           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
6655             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
6656               continue;
6657             unsigned Idx =cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
6658             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
6659             
6660             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
6661               Instruction *Elt = 
6662                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
6663               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
6664               ExtractedElts[Idx] = Elt;
6665             }
6666           
6667             // Insert this value into the result vector.
6668             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
6669             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
6670           }
6671           return new CastInst(Result, CI.getType());
6672         }
6673       }
6674       break;
6675
6676     case Intrinsic::stackrestore: {
6677       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
6678       // happen when variable allocas are DCE'd.
6679       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
6680         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
6681           BasicBlock::iterator BI = SS;
6682           if (&*++BI == II)
6683             return EraseInstFromFunction(CI);
6684         }
6685       }
6686       
6687       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
6688       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
6689       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
6690       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
6691         BasicBlock::iterator BI = II;
6692         bool CannotRemove = false;
6693         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
6694           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
6695               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
6696             CannotRemove = true;
6697             break;
6698           }
6699         }
6700         if (!CannotRemove)
6701           return EraseInstFromFunction(CI);
6702       }
6703       break;
6704     }
6705     }
6706   }
6707
6708   return visitCallSite(II);
6709 }
6710
6711 // InvokeInst simplification
6712 //
6713 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
6714   return visitCallSite(&II);
6715 }
6716
6717 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
6718 //
6719 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
6720   bool Changed = false;
6721
6722   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
6723   // to the arguments of the call/invoke.
6724   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
6725
6726   Value *Callee = CS.getCalledValue();
6727
6728   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
6729     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
6730       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
6731       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
6732       // be unreachable, as the call is undefined.
6733       new StoreInst(ConstantBool::getTrue(),
6734                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), OldCall);
6735       if (!OldCall->use_empty())
6736         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
6737       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
6738         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
6739       return 0;
6740     }
6741
6742   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
6743     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
6744     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
6745     // that we can't modify the CFG here.
6746     new StoreInst(ConstantBool::getTrue(),
6747                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
6748                   CS.getInstruction());
6749
6750     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
6751       CS.getInstruction()->
6752         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
6753
6754     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
6755       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
6756       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
6757                      ConstantBool::getTrue(), II);
6758     }
6759     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
6760   }
6761
6762   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
6763   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
6764   if (FTy->isVarArg()) {
6765     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
6766     // the call.
6767     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
6768            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
6769       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
6770         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
6771         // area, we can eliminate the use of the cast.
6772         Value *Op = CI->getOperand(0);
6773         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
6774           *I = Op;
6775           Changed = true;
6776         }
6777       }
6778   }
6779
6780   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
6781 }
6782
6783 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
6784 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
6785 //
6786 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
6787   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
6788   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
6789   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
6790     return false;
6791   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
6792   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
6793
6794   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
6795   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
6796   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
6797   //
6798   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
6799   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
6800
6801   // Check to see if we are changing the return type...
6802   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
6803     if (Callee->isExternal() &&
6804         !(OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) ||
6805           (isa<PointerType>(FT->getReturnType()) && 
6806            TD->getIntPtrType()->isLosslesslyConvertibleTo(OldRetTy)))
6807         && !Caller->use_empty())
6808       return false;   // Cannot transform this return value...
6809
6810     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
6811     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
6812     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
6813     // the critical edge).  Bail out in this case.
6814     if (!Caller->use_empty())
6815       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
6816         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
6817              UI != E; ++UI)
6818           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
6819             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
6820                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
6821               return false;
6822   }
6823
6824   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
6825   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
6826
6827   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
6828   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
6829     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
6830     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
6831     ConstantInt* c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
6832     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
6833     bool isConvertible = ActTy->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy) ||
6834       (ParamTy->isIntegral() && ActTy->isIntegral() &&
6835        ParamTy->isSigned() == ActTy->isSigned() &&
6836        ParamTy->getPrimitiveSize() >= ActTy->getPrimitiveSize()) ||
6837       (c && ParamTy->getPrimitiveSize() >= ActTy->getPrimitiveSize() &&
6838        c->getSExtValue() > 0);
6839     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
6840   }
6841
6842   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
6843       Callee->isExternal())
6844     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
6845
6846   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
6847   // inserting cast instructions as necessary...
6848   std::vector<Value*> Args;
6849   Args.reserve(NumActualArgs);
6850
6851   AI = CS.arg_begin();
6852   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
6853     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
6854     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
6855       Args.push_back(*AI);
6856     } else {
6857       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
6858                                          *Caller));
6859     }
6860   }
6861
6862   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
6863   // now...
6864   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
6865     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
6866
6867   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
6868   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
6869     if (!FT->isVarArg()) {
6870       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
6871                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
6872     } else {
6873       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
6874       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
6875         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
6876         if (PTy != (*AI)->getType()) {
6877           // Must promote to pass through va_arg area!
6878           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
6879           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
6880           Args.push_back(Cast);
6881         } else {
6882           Args.push_back(*AI);
6883         }
6884       }
6885     }
6886
6887   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
6888     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
6889
6890   Instruction *NC;
6891   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
6892     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
6893                         Args, Caller->getName(), Caller);
6894     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
6895   } else {
6896     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
6897     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
6898       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
6899    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
6900   }
6901
6902   // Insert a cast of the return type as necessary...
6903   Value *NV = NC;
6904   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
6905     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
6906       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
6907
6908       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
6909       // non-phi, instruction in the normal successor block.
6910       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
6911         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
6912         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
6913         InsertNewInstBefore(NC, *I);
6914       } else {
6915         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
6916         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
6917       }
6918       AddUsersToWorkList(*Caller);
6919     } else {
6920       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
6921     }
6922   }
6923
6924   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
6925     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
6926   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
6927   removeFromWorkList(Caller);
6928   return true;
6929 }
6930
6931 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
6932 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
6933 /// and a single binop.
6934 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
6935   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
6936   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst) ||
6937          isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
6938   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
6939   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
6940   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
6941     
6942   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
6943   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
6944   
6945   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
6946   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
6947   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
6948     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
6949     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
6950         // Verify type of the LHS matches so we don't fold setcc's of different
6951         // types or GEP's with different index types.
6952         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
6953         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
6954       return 0;
6955     
6956     // Keep track of which operand needs a phi node.
6957     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
6958     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
6959   }
6960   
6961   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
6962
6963   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
6964   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
6965   // hide them behind a phi.
6966   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
6967     return 0;
6968   
6969   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
6970   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
6971   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
6972   if (LHSVal == 0) {
6973     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
6974     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
6975     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
6976     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
6977     LHSVal = NewLHS;
6978   }
6979   
6980   if (RHSVal == 0) {
6981     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
6982     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
6983     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
6984     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
6985     RHSVal = NewRHS;
6986   }
6987   
6988   // Add all operands to the new PHIs.
6989   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
6990     if (NewLHS) {
6991       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
6992       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
6993     }
6994     if (NewRHS) {
6995       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
6996       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
6997     }
6998   }
6999     
7000   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
7001     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
7002   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FirstInst))
7003     return new ShiftInst(SI->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
7004   else {
7005     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
7006     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
7007   }
7008 }
7009
7010 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
7011 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
7012 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
7013 /// block it is in.
7014 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
7015   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
7016   
7017   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
7018     if (BBI->mayWriteToMemory())
7019       return false;
7020   return true;
7021 }
7022
7023
7024 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
7025 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
7026 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
7027 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
7028   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
7029
7030   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
7031   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
7032   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
7033   // code size and simplifying code.
7034   Constant *ConstantOp = 0;
7035   const Type *CastSrcTy = 0;
7036   bool isVolatile = false;
7037   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
7038     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
7039   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
7040     // Can fold binop or shift here if the RHS is a constant, otherwise call
7041     // FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
7042     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
7043     if (ConstantOp == 0)
7044       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
7045   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
7046     isVolatile = LI->isVolatile();
7047     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
7048     // load and the PHI.
7049     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
7050         !isSafeToSinkLoad(LI))
7051       return 0;
7052   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
7053     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
7054       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
7055     // Can't handle general GEPs yet.
7056     return 0;
7057   } else {
7058     return 0;  // Cannot fold this operation.
7059   }
7060
7061   // Check to see if all arguments are the same operation.
7062   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7063     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
7064     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7065     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
7066       return 0;
7067     if (CastSrcTy) {
7068       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
7069         return 0;  // Cast operation must match.
7070     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
7071       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
7072       // load and the PHI.
7073       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
7074           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
7075           !isSafeToSinkLoad(LI))
7076         return 0;
7077     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
7078       return 0;
7079     }
7080   }
7081
7082   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
7083   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
7084   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
7085                                PN.getName()+".in");
7086   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7087
7088   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
7089   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
7090
7091   // Add all operands to the new PHI.
7092   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7093     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
7094     if (NewInVal != InVal)
7095       InVal = 0;
7096     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
7097   }
7098
7099   Value *PhiVal;
7100   if (InVal) {
7101     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
7102     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
7103     PhiVal = InVal;
7104     delete NewPN;
7105   } else {
7106     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
7107     PhiVal = NewPN;
7108   }
7109
7110   // Insert and return the new operation.
7111   if (isa<CastInst>(FirstInst))
7112     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
7113   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
7114     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
7115   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
7116     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
7117   else
7118     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
7119                          PhiVal, ConstantOp);
7120 }
7121
7122 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
7123 /// that is dead.
7124 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
7125   if (PN->use_empty()) return true;
7126   if (!PN->hasOneUse()) return false;
7127
7128   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
7129   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
7130     return true;
7131
7132   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
7133     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
7134
7135   return false;
7136 }
7137
7138 // PHINode simplification
7139 //
7140 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
7141   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
7142   if (mustPreserveAnalysisID(LCSSAID)) return 0;
7143   
7144   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
7145     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
7146
7147   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
7148   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
7149   // constants.
7150   if (PN.hasOneUse())
7151     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
7152       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
7153         bool AllConstant = true;
7154         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7155           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
7156             AllConstant = false;
7157             break;
7158           }
7159         if (AllConstant) {
7160           // Make a new PHI with all casted values.
7161           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
7162           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7163             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
7164             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
7165                              PN.getIncomingBlock(i));
7166           }
7167
7168           // Update the cast instruction.
7169           CI->setOperand(0, New);
7170           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
7171           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
7172           return &PN;                // PN is now dead!
7173         }
7174       }
7175
7176   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
7177   // reducing code size.
7178   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
7179       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
7180     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
7181       return Result;
7182
7183   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
7184   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
7185   // PHI)... break the cycle.
7186   if (PN.hasOneUse())
7187     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
7188       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
7189       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
7190       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
7191         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
7192     }
7193
7194   return 0;
7195 }
7196
7197 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
7198                                       Instruction *InsertPoint,
7199                                       InstCombiner *IC) {
7200   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
7201   const Type *VTy = V->getType();
7202   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
7203     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
7204     V = IC->InsertCastBefore(V, VTy->getSignedVersion(), *InsertPoint);
7205   return IC->InsertCastBefore(V, DTy, *InsertPoint);
7206 }
7207
7208
7209 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
7210   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
7211   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
7212   // If so, eliminate the noop.
7213   if (GEP.getNumOperands() == 1)
7214     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
7215
7216   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
7217     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
7218
7219   bool HasZeroPointerIndex = false;
7220   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
7221     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
7222
7223   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
7224     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
7225
7226   // Eliminate unneeded casts for indices.
7227   bool MadeChange = false;
7228   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
7229   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
7230     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
7231       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
7232         Value *Src = CI->getOperand(0);
7233         const Type *SrcTy = Src->getType();
7234         const Type *DestTy = CI->getType();
7235         if (Src->getType()->isInteger()) {
7236           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
7237                        DestTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
7238             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
7239             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
7240             // 32-bit pointer platforms.
7241             if (DestTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()){
7242               MadeChange = true;
7243               GEP.setOperand(i, Src);
7244             }
7245           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
7246                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
7247             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
7248             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
7249             // pointer target.
7250             if (SrcTy->isSigned() ||
7251                 SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
7252               MadeChange = true;
7253               GEP.setOperand(i, Src);
7254             }
7255           }
7256         }
7257       }
7258       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
7259       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
7260       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
7261       // obvious.
7262       Value *Op = GEP.getOperand(i);
7263       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
7264         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
7265           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
7266                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
7267           MadeChange = true;
7268         } else {
7269           Op = InsertCastBefore(Op, TD->getIntPtrType(), GEP);
7270           GEP.setOperand(i, Op);
7271           MadeChange = true;
7272         }
7273
7274       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
7275       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
7276       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op))
7277         if (CUI->getType()->isUnsigned()) {
7278           GEP.setOperand(i, 
7279             ConstantExpr::getCast(CUI, CUI->getType()->getSignedVersion()));
7280           MadeChange = true;
7281         }
7282     }
7283   if (MadeChange) return &GEP;
7284
7285   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
7286   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
7287   // getelementptr instructions into a single instruction.
7288   //
7289   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
7290   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
7291     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
7292
7293   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
7294     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
7295     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
7296     // avoids us creating a TON of code in some cases.
7297     //
7298     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
7299         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
7300       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
7301
7302     std::vector<Value *> Indices;
7303
7304     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
7305     bool EndsWithSequential = false;
7306     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
7307            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
7308       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
7309
7310     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
7311     if (EndsWithSequential) {
7312       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
7313       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
7314       //
7315       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
7316       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
7317         Sum = GO1;
7318       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
7319         Sum = SO1;
7320       } else {
7321         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
7322         // target's pointer size.
7323         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
7324           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
7325             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
7326           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
7327             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
7328           } else {
7329             unsigned PS = TD->getPointerSize();
7330             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
7331               // Convert GO1 to SO1's type.
7332               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
7333
7334             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
7335               // Convert SO1 to GO1's type.
7336               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
7337             } else {
7338               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
7339               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
7340               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
7341             }
7342           }
7343         }
7344         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
7345           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
7346         else {
7347           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
7348           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
7349         }
7350       }
7351
7352       // Recycle the GEP we already have if possible.
7353       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
7354         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
7355         GEP.setOperand(1, Sum);
7356         return &GEP;
7357       } else {
7358         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
7359                        SrcGEPOperands.end()-1);
7360         Indices.push_back(Sum);
7361         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
7362       }
7363     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
7364                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
7365                SrcGEPOperands.size() != 1) {
7366       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
7367       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
7368                      SrcGEPOperands.end());
7369       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
7370     }
7371
7372     if (!Indices.empty())
7373       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
7374
7375   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
7376     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
7377     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
7378
7379     // Scan for nonconstants...
7380     std::vector<Constant*> Indices;
7381     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
7382     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
7383       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
7384
7385     if (I == E) {  // If they are all constants...
7386       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
7387
7388       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
7389       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
7390     }
7391   } else if (Value *X = isCast(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
7392     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
7393       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
7394     } else if (HasZeroPointerIndex) {
7395       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
7396       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
7397       //
7398       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
7399       //
7400       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
7401       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
7402       if (const ArrayType *XATy =
7403           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
7404         if (const ArrayType *CATy =
7405             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
7406           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
7407             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
7408             // to an array of the same type as the destination pointer
7409             // array.  Because the array type is never stepped over (there
7410             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
7411             GEP.setOperand(0, X);
7412             return &GEP;
7413           }
7414     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
7415       // Transform things like:
7416       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
7417       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
7418       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
7419       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
7420       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
7421           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
7422           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
7423         Value *V = InsertNewInstBefore(
7424                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
7425                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
7426         return new CastInst(V, GEP.getType());
7427       }
7428       
7429       // Transform things like:
7430       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
7431       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
7432       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
7433       
7434       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
7435           (ResElTy == Type::SByteTy || ResElTy == Type::UByteTy)) {
7436         uint64_t ArrayEltSize =
7437             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
7438         
7439         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
7440         // allow either a mul, shift, or constant here.
7441         Value *NewIdx = 0;
7442         ConstantInt *Scale = 0;
7443         if (ArrayEltSize == 1) {
7444           NewIdx = GEP.getOperand(1);
7445           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
7446         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
7447           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
7448           Scale = CI;
7449         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
7450           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
7451               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
7452             unsigned ShAmt =
7453               cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))->getZExtValue();
7454             if (Inst->getType()->isSigned())
7455               Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
7456             else
7457               Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
7458             NewIdx = Inst->getOperand(0);
7459           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
7460                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
7461             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
7462             NewIdx = Inst->getOperand(0);
7463           }
7464         }
7465
7466         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
7467         // out, perform the transformation.
7468         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
7469           if (isa<ConstantInt>(Scale))
7470             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
7471                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
7472           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
7473             Constant *C = ConstantExpr::getCast(Scale, NewIdx->getType());
7474             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
7475             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
7476           }
7477
7478           // Insert the new GEP instruction.
7479           Instruction *Idx =
7480             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
7481                                   NewIdx, GEP.getName());
7482           Idx = InsertNewInstBefore(Idx, GEP);
7483           return new CastInst(Idx, GEP.getType());
7484         }
7485       }
7486     }
7487   }
7488
7489   return 0;
7490 }
7491
7492 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
7493   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
7494   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
7495     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
7496       const Type *NewTy = 
7497         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
7498       AllocationInst *New = 0;
7499
7500       // Create and insert the replacement instruction...
7501       if (isa<MallocInst>(AI))
7502         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
7503       else {
7504         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
7505         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
7506       }
7507
7508       InsertNewInstBefore(New, AI);
7509
7510       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
7511       // allocas if possible...
7512       //
7513       BasicBlock::iterator It = New;
7514       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
7515
7516       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
7517       // insert our getelementptr instruction...
7518       //
7519       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
7520       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
7521                                        New->getName()+".sub", It);
7522
7523       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
7524       // allocation.
7525       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
7526     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
7527       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
7528     }
7529
7530   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
7531   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
7532   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
7533   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
7534       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
7535     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
7536
7537   return 0;
7538 }
7539
7540 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
7541   Value *Op = FI.getOperand(0);
7542
7543   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
7544   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
7545     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
7546       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
7547       return &FI;
7548     }
7549
7550   // free undef -> unreachable.
7551   if (isa<UndefValue>(Op)) {
7552     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
7553     new StoreInst(ConstantBool::getTrue(),
7554                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
7555     return EraseInstFromFunction(FI);
7556   }
7557
7558   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
7559   // when lots of inlining happens.
7560   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
7561     return EraseInstFromFunction(FI);
7562
7563   return 0;
7564 }
7565
7566
7567 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
7568 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
7569   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
7570   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
7571
7572   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
7573   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
7574     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
7575
7576     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
7577         isa<PackedType>(DestPTy)) {
7578       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
7579       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
7580       // constants.
7581       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
7582         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
7583           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
7584             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
7585             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
7586             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
7587             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
7588           }
7589
7590       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
7591            isa<PackedType>(SrcPTy)) &&
7592           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
7593           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
7594           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
7595           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
7596                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
7597
7598         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
7599         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
7600         // the result of the loaded value.
7601         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
7602                                                              CI->getName(),
7603                                                          LI.isVolatile()),LI);
7604         // Now cast the result of the load.
7605         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
7606       }
7607     }
7608   }
7609   return 0;
7610 }
7611
7612 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
7613 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
7614 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
7615 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
7616 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
7617   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
7618   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
7619
7620   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
7621   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
7622   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
7623   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
7624   // the load entirely).
7625   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
7626
7627   while (BBI != E) {
7628     --BBI;
7629
7630     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
7631       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
7632     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
7633       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
7634
7635   }
7636   return false;
7637 }
7638
7639 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
7640   Value *Op = LI.getOperand(0);
7641
7642   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
7643   if (isa<CastInst>(Op))
7644     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
7645       return Res;
7646
7647   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
7648   if (LI.isVolatile()) return 0;
7649   
7650   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
7651     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
7652     // If the instruction immediately before this is a store to the same
7653     // address, do a simple form of store->load forwarding.
7654     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
7655       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
7656         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
7657     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
7658       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
7659         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
7660   }
7661
7662   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
7663     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
7664         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
7665       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
7666       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
7667       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
7668       // CFG.
7669       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
7670                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
7671       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
7672     }
7673
7674   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
7675     // load null/undef -> undef
7676     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
7677       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
7678       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
7679       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
7680       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
7681                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
7682       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
7683     }
7684
7685     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
7686     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
7687       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
7688         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
7689
7690     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
7691     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
7692       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
7693         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
7694           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
7695             if (Constant *V = 
7696                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
7697               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
7698         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
7699           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
7700           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
7701           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
7702           // CFG.
7703           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
7704                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
7705           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
7706         }
7707
7708       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
7709         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
7710           return Res;
7711       }
7712   }
7713
7714   if (Op->hasOneUse()) {
7715     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
7716     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
7717     // exposes redundancy in the code.
7718     //
7719     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
7720     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
7721     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
7722     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
7723     // unconditionally.
7724     //
7725     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
7726       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
7727       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
7728           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
7729         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
7730                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
7731         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
7732                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
7733         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
7734       }
7735
7736       // load (select (cond, null, P)) -> load P
7737       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
7738         if (C->isNullValue()) {
7739           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
7740           return &LI;
7741         }
7742
7743       // load (select (cond, P, null)) -> load P
7744       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
7745         if (C->isNullValue()) {
7746           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
7747           return &LI;
7748         }
7749     }
7750   }
7751   return 0;
7752 }
7753
7754 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
7755 /// when possible.
7756 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
7757   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
7758   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
7759
7760   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
7761   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
7762     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
7763
7764     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
7765       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
7766       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
7767       // constants.
7768       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
7769         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
7770           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
7771             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
7772             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
7773             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
7774             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
7775           }
7776
7777       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
7778           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
7779                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
7780
7781         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
7782         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
7783         // the value to be stored.
7784         Value *NewCast;
7785         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
7786           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
7787         else
7788           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
7789                                                         SrcPTy,
7790                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
7791
7792         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
7793       }
7794     }
7795   }
7796   return 0;
7797 }
7798
7799 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
7800   Value *Val = SI.getOperand(0);
7801   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
7802
7803   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
7804     EraseInstFromFunction(SI);
7805     ++NumCombined;
7806     return 0;
7807   }
7808
7809   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
7810   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
7811   // situation often occurs with bitfield accesses.
7812   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
7813   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
7814        --ScanInsts) {
7815     --BBI;
7816     
7817     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
7818       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
7819       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
7820         ++NumDeadStore;
7821         ++BBI;
7822         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
7823         continue;
7824       }
7825       break;
7826     }
7827     
7828     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
7829     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
7830     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
7831     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
7832       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr) {
7833         EraseInstFromFunction(SI);
7834         ++NumCombined;
7835         return 0;
7836       }
7837       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
7838       // may not be dead.
7839       break;
7840     }
7841     
7842     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
7843     if (BBI->mayWriteToMemory())
7844       break;
7845   }
7846   
7847   
7848   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
7849
7850   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
7851   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
7852     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
7853       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
7854       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
7855         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
7856       ++NumCombined;
7857     }
7858     return 0;  // Do not modify these!
7859   }
7860
7861   // store undef, Ptr -> noop
7862   if (isa<UndefValue>(Val)) {
7863     EraseInstFromFunction(SI);
7864     ++NumCombined;
7865     return 0;
7866   }
7867
7868   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
7869   // source instead.
7870   if (isa<CastInst>(Ptr))
7871     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
7872       return Res;
7873   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
7874     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
7875       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
7876         return Res;
7877
7878   
7879   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
7880   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
7881   BBI = &SI; ++BBI;
7882   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
7883     if (BI->isUnconditional()) {
7884       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
7885       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
7886       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
7887       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
7888
7889       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
7890       BasicBlock *Other = 0;
7891       if (*PI != BI->getParent())
7892         Other = *PI;
7893       ++PI;
7894       if (PI != pred_end(Dest)) {
7895         if (*PI != BI->getParent())
7896           if (Other)
7897             Other = 0;
7898           else
7899             Other = *PI;
7900         if (++PI != pred_end(Dest))
7901           Other = 0;
7902       }
7903       if (Other) {  // If only one other pred...
7904         BBI = Other->getTerminator();
7905         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
7906         // there is an instruction before the branch.
7907         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
7908             BBI != Other->begin()) {
7909           --BBI;
7910           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
7911           
7912           // If this instruction is a store to the same location.
7913           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
7914             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
7915             // node now if we need it.
7916             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
7917             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
7918               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
7919               PN->reserveOperandSpace(2);
7920               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
7921               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
7922               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
7923             }
7924             
7925             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
7926             // insert it.
7927             BBI = Dest->begin();
7928             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
7929             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
7930                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
7931
7932             // Nuke the old stores.
7933             EraseInstFromFunction(SI);
7934             EraseInstFromFunction(*OtherStore);
7935             ++NumCombined;
7936             return 0;
7937           }
7938         }
7939       }
7940     }
7941   
7942   return 0;
7943 }
7944
7945
7946 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
7947   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
7948   Value *X = 0;
7949   BasicBlock *TrueDest;
7950   BasicBlock *FalseDest;
7951   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
7952       !isa<Constant>(X)) {
7953     // Swap Destinations and condition...
7954     BI.setCondition(X);
7955     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
7956     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
7957     return &BI;
7958   }
7959
7960   // Cannonicalize setne -> seteq
7961   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
7962   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
7963                       TrueDest, FalseDest)))
7964     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
7965          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
7966       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
7967       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
7968       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
7969       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
7970       // Swap Destinations and condition...
7971       BI.setCondition(NewSCC);
7972       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
7973       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
7974       removeFromWorkList(I);
7975       I->getParent()->getInstList().erase(I);
7976       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
7977       return &BI;
7978     }
7979
7980   return 0;
7981 }
7982
7983 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
7984   Value *Cond = SI.getCondition();
7985   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
7986     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
7987       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7988         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
7989         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
7990           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
7991                                                 AddRHS));
7992         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
7993         WorkList.push_back(I);
7994         return &SI;
7995       }
7996   }
7997   return 0;
7998 }
7999
8000 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
8001 /// is to leave as a vector operation.
8002 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
8003   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
8004     return true;
8005   if (ConstantPacked *C = dyn_cast<ConstantPacked>(V)) {
8006     if (isConstant) return true;
8007     // If all elts are the same, we can extract.
8008     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
8009     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
8010       if (C->getOperand(i) != Op0)
8011         return false;
8012     return true;
8013   }
8014   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
8015   if (!I) return false;
8016   
8017   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
8018   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
8019   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
8020       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
8021     return true;
8022   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
8023     return true;
8024   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
8025     if (BO->hasOneUse() &&
8026         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
8027          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
8028       return true;
8029   
8030   return false;
8031 }
8032
8033 /// getShuffleMask - Read and decode a shufflevector mask.  It turns undef
8034 /// elements into values that are larger than the #elts in the input.
8035 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
8036   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
8037   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
8038     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
8039   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
8040     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
8041
8042   std::vector<unsigned> Result;
8043   const ConstantPacked *CP = cast<ConstantPacked>(SVI->getOperand(2));
8044   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
8045     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
8046       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
8047     else
8048       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
8049   return Result;
8050 }
8051
8052 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
8053 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
8054 /// extracted from the vector.
8055 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
8056   assert(isa<PackedType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
8057   const PackedType *PTy = cast<PackedType>(V->getType());
8058   unsigned Width = PTy->getNumElements();
8059   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
8060     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8061   
8062   if (isa<UndefValue>(V))
8063     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8064   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
8065     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
8066   else if (ConstantPacked *CP = dyn_cast<ConstantPacked>(V))
8067     return CP->getOperand(EltNo);
8068   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
8069     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
8070     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
8071       return 0;
8072     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
8073     
8074     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
8075     // inserted value.
8076     if (EltNo == IIElt) 
8077       return III->getOperand(1);
8078     
8079     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
8080     // vector input.
8081     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
8082   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
8083     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
8084     if (InEl < Width)
8085       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
8086     else if (InEl < Width*2)
8087       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
8088     else
8089       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8090   }
8091   
8092   // Otherwise, we don't know.
8093   return 0;
8094 }
8095
8096 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
8097
8098   // If packed val is undef, replace extract with scalar undef.
8099   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
8100     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
8101
8102   // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0.
8103   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
8104     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
8105   
8106   if (ConstantPacked *C = dyn_cast<ConstantPacked>(EI.getOperand(0))) {
8107     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
8108     // with that operand
8109     Constant *op0 = C->getOperand(0);
8110     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
8111       if (C->getOperand(i) != op0) {
8112         op0 = 0; 
8113         break;
8114       }
8115     if (op0)
8116       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
8117   }
8118   
8119   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
8120   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
8121   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
8122     // This instruction only demands the single element from the input vector.
8123     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
8124     // property.
8125     uint64_t IndexVal = IdxC->getZExtValue();
8126     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse()) {
8127       uint64_t UndefElts;
8128       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
8129                                                 1 << IndexVal,
8130                                                 UndefElts)) {
8131         EI.setOperand(0, V);
8132         return &EI;
8133       }
8134     }
8135     
8136     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
8137       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
8138   }
8139   
8140   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
8141     if (I->hasOneUse()) {
8142       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
8143       // profitable to do so
8144       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
8145         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
8146         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
8147           ExtractElementInst *newEI0 = 
8148             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
8149                                    EI.getName()+".lhs");
8150           ExtractElementInst *newEI1 =
8151             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
8152                                    EI.getName()+".rhs");
8153           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
8154           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
8155           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
8156         }
8157       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
8158         Value *Ptr = InsertCastBefore(I->getOperand(0),
8159                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
8160         GetElementPtrInst *GEP = 
8161           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1),
8162                                 I->getName() + ".gep");
8163         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
8164         return new LoadInst(GEP);
8165       }
8166     }
8167     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
8168       // Extracting the inserted element?
8169       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
8170         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
8171       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
8172       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
8173       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
8174           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
8175         AddUsesToWorkList(EI);
8176         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
8177         return &EI;
8178       }
8179     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
8180       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
8181       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
8182       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
8183         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
8184         Value *Src;
8185         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
8186           Src = SVI->getOperand(0);
8187         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
8188           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
8189           Src = SVI->getOperand(1);
8190         } else {
8191           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
8192         }
8193         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
8194       }
8195     }
8196   }
8197   return 0;
8198 }
8199
8200 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
8201 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
8202 /// Otherwise, return false.
8203 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
8204                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
8205   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
8206          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
8207   unsigned NumElts = cast<PackedType>(V->getType())->getNumElements();
8208
8209   if (isa<UndefValue>(V)) {
8210     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::UIntTy));
8211     return true;
8212   } else if (V == LHS) {
8213     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
8214       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::UIntTy, i));
8215     return true;
8216   } else if (V == RHS) {
8217     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
8218       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::UIntTy, i+NumElts));
8219     return true;
8220   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
8221     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
8222     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
8223     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
8224     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
8225     
8226     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
8227       return false;
8228     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
8229     
8230     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
8231       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
8232       // transitively ok.
8233       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
8234         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
8235         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::UIntTy);
8236         return true;
8237       }      
8238     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
8239       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
8240           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
8241         unsigned ExtractedIdx =
8242           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
8243         
8244         // This must be extracting from either LHS or RHS.
8245         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
8246           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
8247           // transitively ok.
8248           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
8249             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
8250             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
8251               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
8252                  ConstantInt::get(Type::UIntTy, ExtractedIdx);
8253             } else {
8254               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
8255               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
8256                 ConstantInt::get(Type::UIntTy, ExtractedIdx+NumElts);
8257               
8258             }
8259             return true;
8260           }
8261         }
8262       }
8263     }
8264   }
8265   // TODO: Handle shufflevector here!
8266   
8267   return false;
8268 }
8269
8270 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
8271 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
8272 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
8273 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
8274                                      Value *&RHS) {
8275   assert(isa<PackedType>(V->getType()) && 
8276          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
8277          "Invalid shuffle!");
8278   unsigned NumElts = cast<PackedType>(V->getType())->getNumElements();
8279
8280   if (isa<UndefValue>(V)) {
8281     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::UIntTy));
8282     return V;
8283   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
8284     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::UIntTy, 0));
8285     return V;
8286   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
8287     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
8288     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
8289     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
8290     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
8291     
8292     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
8293       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
8294           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
8295         unsigned ExtractedIdx =
8296           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
8297         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
8298         
8299         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
8300         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
8301         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
8302           RHS = EI->getOperand(0);
8303           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
8304           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
8305             ConstantInt::get(Type::UIntTy, NumElts+ExtractedIdx);
8306           return V;
8307         }
8308         
8309         if (VecOp == RHS) {
8310           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
8311           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
8312           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
8313             if (i != InsertedIdx)
8314               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::UIntTy, NumElts+i);
8315           }
8316           return V;
8317         }
8318         
8319         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
8320         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
8321         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
8322           return EI->getOperand(0);
8323         
8324       }
8325     }
8326   }
8327   // TODO: Handle shufflevector here!
8328   
8329   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
8330   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
8331     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::UIntTy, i));
8332   return V;
8333 }
8334
8335 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
8336   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
8337   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
8338   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
8339   
8340   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
8341   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
8342   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
8343     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
8344         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
8345       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
8346       unsigned ExtractedIdx=cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
8347       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
8348       
8349       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
8350         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
8351       
8352       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
8353         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
8354       
8355       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
8356       // back into the same place, just use the input vector.
8357       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
8358         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
8359       
8360       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
8361       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
8362       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
8363       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
8364       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
8365         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
8366         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
8367         // Build a new shuffle mask.
8368         std::vector<Constant*> Mask;
8369         if (isa<UndefValue>(VecOp))
8370           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::UIntTy));
8371         else {
8372           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
8373           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::UIntTy,
8374                                                        NumVectorElts));
8375         } 
8376         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::UIntTy, ExtractedIdx);
8377         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
8378                                      ConstantPacked::get(Mask));
8379       }
8380       
8381       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
8382       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
8383       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
8384         std::vector<Constant*> Mask;
8385         Value *RHS = 0;
8386         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
8387         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
8388         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
8389         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantPacked::get(Mask));
8390       }
8391     }
8392   }
8393
8394   return 0;
8395 }
8396
8397
8398 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
8399   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
8400   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
8401   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
8402
8403   bool MadeChange = false;
8404   
8405   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
8406   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
8407     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
8408   
8409   // TODO: If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
8410   // the undef, change them to undefs.
8411   
8412   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
8413   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
8414   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
8415     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
8416       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
8417       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
8418     }
8419     
8420     // Remap any references to RHS to use LHS.
8421     std::vector<Constant*> Elts;
8422     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
8423       if (Mask[i] >= 2*e)
8424         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::UIntTy));
8425       else {
8426         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
8427             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
8428           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
8429         else
8430           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
8431         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::UIntTy, Mask[i]));
8432       }
8433     }
8434     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
8435     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
8436     SVI.setOperand(2, ConstantPacked::get(Elts));
8437     LHS = SVI.getOperand(0);
8438     RHS = SVI.getOperand(1);
8439     MadeChange = true;
8440   }
8441   
8442   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
8443   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
8444     
8445   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
8446     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
8447     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
8448     isLHSID &= (Mask[i] == i);
8449       
8450     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
8451     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
8452   }
8453
8454   // Eliminate identity shuffles.
8455   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
8456   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
8457   
8458   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
8459   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
8460   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
8461   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
8462   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
8463   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
8464   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
8465   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
8466   // (splat(splat)) -> splat.
8467   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
8468     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
8469       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
8470
8471       std::vector<unsigned> NewMask;
8472       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
8473         if (Mask[i] >= 2*e)
8474           NewMask.push_back(2*e);
8475         else
8476           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
8477       
8478       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
8479       // the replacement.
8480       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
8481         std::vector<Constant*> Elts;
8482         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
8483           if (NewMask[i] >= e*2) {
8484             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::UIntTy));
8485           } else {
8486             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::UIntTy, NewMask[i]));
8487           }
8488         }
8489         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
8490                                      LHSSVI->getOperand(1),
8491                                      ConstantPacked::get(Elts));
8492       }
8493     }
8494   }
8495   
8496   return MadeChange ? &SVI : 0;
8497 }
8498
8499
8500
8501 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
8502   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
8503                  WorkList.end());
8504 }
8505
8506
8507 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
8508 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
8509 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
8510 /// end of its block.
8511 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
8512   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
8513
8514   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
8515   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
8516
8517   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
8518   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
8519     return false;
8520
8521   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
8522   // the end of block that could change the value.
8523   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8524     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
8525          Scan != E; ++Scan)
8526       if (Scan->mayWriteToMemory())
8527         return false;
8528   }
8529
8530   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
8531   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
8532
8533   I->moveBefore(InsertPos);
8534   ++NumSunkInst;
8535   return true;
8536 }
8537
8538 /// OptimizeConstantExpr - Given a constant expression and target data layout
8539 /// information, symbolically evaluation the constant expr to something simpler
8540 /// if possible.
8541 static Constant *OptimizeConstantExpr(ConstantExpr *CE, const TargetData *TD) {
8542   if (!TD) return CE;
8543   
8544   Constant *Ptr = CE->getOperand(0);
8545   if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr && Ptr->isNullValue() &&
8546       cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
8547     // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
8548     // "offsetof", fold it into 'cast int Size to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
8549     bool isFoldableGEP = true;
8550     for (unsigned i = 1, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
8551       if (!isa<ConstantInt>(CE->getOperand(i)))
8552         isFoldableGEP = false;
8553     if (isFoldableGEP) {
8554       std::vector<Value*> Ops(CE->op_begin()+1, CE->op_end());
8555       uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(), Ops);
8556       Constant *C = ConstantInt::get(Type::ULongTy, Offset);
8557       C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
8558       return ConstantExpr::getCast(C, CE->getType());
8559     }
8560   }
8561   
8562   return CE;
8563 }
8564
8565
8566 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
8567 /// all reachable code to the worklist.
8568 ///
8569 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
8570 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
8571 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
8572 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
8573 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
8574 ///
8575 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
8576                                        std::set<BasicBlock*> &Visited,
8577                                        std::vector<Instruction*> &WorkList,
8578                                        const TargetData *TD) {
8579   // We have now visited this block!  If we've already been here, bail out.
8580   if (!Visited.insert(BB).second) return;
8581     
8582   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
8583     Instruction *Inst = BBI++;
8584     
8585     // DCE instruction if trivially dead.
8586     if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
8587       ++NumDeadInst;
8588       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *Inst);
8589       Inst->eraseFromParent();
8590       continue;
8591     }
8592     
8593     // ConstantProp instruction if trivially constant.
8594     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst)) {
8595       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
8596         C = OptimizeConstantExpr(CE, TD);
8597       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst);
8598       Inst->replaceAllUsesWith(C);
8599       ++NumConstProp;
8600       Inst->eraseFromParent();
8601       continue;
8602     }
8603     
8604     WorkList.push_back(Inst);
8605   }
8606
8607   // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a constant,
8608   // only visit the reachable successor.
8609   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
8610   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
8611     if (BI->isConditional() && isa<ConstantBool>(BI->getCondition())) {
8612       bool CondVal = cast<ConstantBool>(BI->getCondition())->getValue();
8613       AddReachableCodeToWorklist(BI->getSuccessor(!CondVal), Visited, WorkList,
8614                                  TD);
8615       return;
8616     }
8617   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
8618     if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
8619       // See if this is an explicit destination.
8620       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
8621         if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
8622           AddReachableCodeToWorklist(SI->getSuccessor(i), Visited, WorkList,TD);
8623           return;
8624         }
8625       
8626       // Otherwise it is the default destination.
8627       AddReachableCodeToWorklist(SI->getSuccessor(0), Visited, WorkList, TD);
8628       return;
8629     }
8630   }
8631   
8632   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
8633     AddReachableCodeToWorklist(TI->getSuccessor(i), Visited, WorkList, TD);
8634 }
8635
8636 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
8637   bool Changed = false;
8638   TD = &getAnalysis<TargetData>();
8639
8640   {
8641     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
8642     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
8643     // track of which blocks we visit.
8644     std::set<BasicBlock*> Visited;
8645     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, WorkList, TD);
8646
8647     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
8648     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
8649     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
8650     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
8651       if (!Visited.count(BB)) {
8652         Instruction *Term = BB->getTerminator();
8653         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
8654           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
8655
8656           DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
8657           ++NumDeadInst;
8658
8659           if (!I->use_empty())
8660             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
8661           I->eraseFromParent();
8662         }
8663       }
8664   }
8665
8666   while (!WorkList.empty()) {
8667     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
8668     WorkList.pop_back();
8669
8670     // Check to see if we can DCE the instruction.
8671     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
8672       // Add operands to the worklist.
8673       if (I->getNumOperands() < 4)
8674         AddUsesToWorkList(*I);
8675       ++NumDeadInst;
8676
8677       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
8678
8679       I->eraseFromParent();
8680       removeFromWorkList(I);
8681       continue;
8682     }
8683
8684     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
8685     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
8686       if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(C))
8687         C = OptimizeConstantExpr(CE, TD);
8688       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
8689
8690       // Add operands to the worklist.
8691       AddUsesToWorkList(*I);
8692       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
8693
8694       ++NumConstProp;
8695       I->eraseFromParent();
8696       removeFromWorkList(I);
8697       continue;
8698     }
8699
8700     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
8701     if (I->hasOneUse()) {
8702       BasicBlock *BB = I->getParent();
8703       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
8704       if (UserParent != BB) {
8705         bool UserIsSuccessor = false;
8706         // See if the user is one of our successors.
8707         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
8708           if (*SI == UserParent) {
8709             UserIsSuccessor = true;
8710             break;
8711           }
8712
8713         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
8714         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
8715         // otherwise), we can keep going.
8716         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
8717             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
8718           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
8719           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
8720       }
8721     }
8722
8723     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
8724     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
8725       ++NumCombined;
8726       // Should we replace the old instruction with a new one?
8727       if (Result != I) {
8728         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
8729                         << "    New = " << *Result);
8730
8731         // Everything uses the new instruction now.
8732         I->replaceAllUsesWith(Result);
8733
8734         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
8735         WorkList.push_back(Result);
8736         AddUsersToWorkList(*Result);
8737
8738         // Move the name to the new instruction first...
8739         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
8740         Result->setName(OldName);
8741
8742         // Insert the new instruction into the basic block...
8743         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
8744         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
8745
8746         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
8747           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
8748             ++InsertPos;
8749
8750         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
8751
8752         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
8753         // use counts.
8754         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
8755           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
8756             WorkList.push_back(OpI);
8757
8758         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
8759         // we do not process an instruction that has been deleted.
8760         removeFromWorkList(I);
8761
8762         // Erase the old instruction.
8763         InstParent->getInstList().erase(I);
8764       } else {
8765         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
8766
8767         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
8768         // if so, remove it.
8769         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
8770           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
8771           // use counts.
8772           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
8773             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
8774               WorkList.push_back(OpI);
8775
8776           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
8777           // occurrences of this instruction.
8778           removeFromWorkList(I);
8779           I->eraseFromParent();
8780         } else {
8781           WorkList.push_back(Result);
8782           AddUsersToWorkList(*Result);
8783         }
8784       }
8785       Changed = true;
8786     }
8787   }
8788
8789   return Changed;
8790 }
8791
8792 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
8793   return new InstCombiner();
8794 }
8795