In instcombine's debug output, avoid printing ADD for instructions that are
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/LLVMContext.h"
40 #include "llvm/Pass.h"
41 #include "llvm/DerivedTypes.h"
42 #include "llvm/GlobalVariable.h"
43 #include "llvm/Operator.h"
44 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
45 #include "llvm/Analysis/MallocHelper.h"
46 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
47 #include "llvm/Target/TargetData.h"
48 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
49 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
50 #include "llvm/Support/CallSite.h"
51 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
52 #include "llvm/Support/Debug.h"
53 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
54 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
55 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
56 #include "llvm/Support/IRBuilder.h"
57 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
58 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
59 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
60 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
61 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
62 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
63 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
64 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
65 #include <algorithm>
66 #include <climits>
67 using namespace llvm;
68 using namespace llvm::PatternMatch;
69
70 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
71 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
72 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
73 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
74 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
75
76 namespace {
77   /// InstCombineWorklist - This is the worklist management logic for
78   /// InstCombine.
79   class InstCombineWorklist {
80     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
81     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
82     
83     void operator=(const InstCombineWorklist&RHS);   // DO NOT IMPLEMENT
84     InstCombineWorklist(const InstCombineWorklist&); // DO NOT IMPLEMENT
85   public:
86     InstCombineWorklist() {}
87     
88     bool isEmpty() const { return Worklist.empty(); }
89     
90     /// Add - Add the specified instruction to the worklist if it isn't already
91     /// in it.
92     void Add(Instruction *I) {
93       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second) {
94         DEBUG(errs() << "IC: ADD: " << *I << '\n');
95         Worklist.push_back(I);
96       }
97     }
98     
99     void AddValue(Value *V) {
100       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
101         Add(I);
102     }
103     
104     // Remove - remove I from the worklist if it exists.
105     void Remove(Instruction *I) {
106       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
107       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
108       
109       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
110       Worklist[It->second] = 0;
111       
112       WorklistMap.erase(It);
113     }
114     
115     Instruction *RemoveOne() {
116       Instruction *I = Worklist.back();
117       Worklist.pop_back();
118       WorklistMap.erase(I);
119       return I;
120     }
121
122     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
123     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
124     /// now.
125     ///
126     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
127       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
128            UI != UE; ++UI)
129         Add(cast<Instruction>(*UI));
130     }
131     
132     
133     /// Zap - check that the worklist is empty and nuke the backing store for
134     /// the map if it is large.
135     void Zap() {
136       assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
137       
138       // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
139       WorklistMap.clear();
140     }
141   };
142 } // end anonymous namespace.
143
144
145 namespace {
146   /// InstCombineIRInserter - This is an IRBuilder insertion helper that works
147   /// just like the normal insertion helper, but also adds any new instructions
148   /// to the instcombine worklist.
149   class InstCombineIRInserter : public IRBuilderDefaultInserter<true> {
150     InstCombineWorklist &Worklist;
151   public:
152     InstCombineIRInserter(InstCombineWorklist &WL) : Worklist(WL) {}
153     
154     void InsertHelper(Instruction *I, const Twine &Name,
155                       BasicBlock *BB, BasicBlock::iterator InsertPt) const {
156       IRBuilderDefaultInserter<true>::InsertHelper(I, Name, BB, InsertPt);
157       Worklist.Add(I);
158     }
159   };
160 } // end anonymous namespace
161
162
163 namespace {
164   class InstCombiner : public FunctionPass,
165                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
166     TargetData *TD;
167     bool MustPreserveLCSSA;
168     bool MadeIRChange;
169   public:
170     /// Worklist - All of the instructions that need to be simplified.
171     InstCombineWorklist Worklist;
172
173     /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
174     /// instructions into the worklist when they are created.
175     typedef IRBuilder<true, ConstantFolder, InstCombineIRInserter> BuilderTy;
176     BuilderTy *Builder;
177         
178     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
179     InstCombiner() : FunctionPass(&ID), TD(0), Builder(0) {}
180
181     LLVMContext *Context;
182     LLVMContext *getContext() const { return Context; }
183
184   public:
185     virtual bool runOnFunction(Function &F);
186     
187     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
188
189     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
190       AU.addPreservedID(LCSSAID);
191       AU.setPreservesCFG();
192     }
193
194     TargetData *getTargetData() const { return TD; }
195
196     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
197     // instruction types.  The semantics are as follows:
198     // Return Value:
199     //    null        - No change was made
200     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
201     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
202     //
203     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
204     Instruction *visitFAdd(BinaryOperator &I);
205     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
206     Instruction *visitFSub(BinaryOperator &I);
207     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
208     Instruction *visitFMul(BinaryOperator &I);
209     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
210     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
211     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
212     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
213     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
214     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
215     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
216     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
217     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
218     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
219     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
220     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
221     Instruction *FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS);
222     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
223     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
224     Instruction *FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS, FCmpInst *RHS);
225     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
226                                      Value *A, Value *B, Value *C);
227     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
228     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
229     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
230     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
231     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
232     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
233     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
234                                       Constant *RHSC);
235     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
236     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
237     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
238     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
239                                                 Instruction *LHS,
240                                                 ConstantInt *RHS);
241     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
242                                 ConstantInt *DivRHS);
243
244     Instruction *FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
245                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
246     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
247                                      BinaryOperator &I);
248     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
249     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
250     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
251     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
252     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
253     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
254     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
255     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
256     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
257     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
258     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
259     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
260     Instruction *visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI);
261     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
262     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
263     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
264                                 Instruction *FI);
265     Instruction *FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value*, Value*);
266     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
267     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
268     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
269     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
270     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
271     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
272     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
273     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
274     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
275     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
276     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
277     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
278     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
279     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
280     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
281     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
282
283     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
284     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
285
286   private:
287     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
288     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
289     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
290     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
291                                    bool DoXform = true);
292     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
293     DbgDeclareInst *hasOneUsePlusDeclare(Value *V);
294
295
296   public:
297     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
298     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
299     //
300     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
301       assert(New && New->getParent() == 0 &&
302              "New instruction already inserted into a basic block!");
303       BasicBlock *BB = Old.getParent();
304       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
305       Worklist.Add(New);
306       return New;
307     }
308         
309     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
310     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
311     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
312     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
313     // modified.
314     //
315     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
316       Worklist.AddUsersToWorkList(I);   // Add all modified instrs to worklist.
317       
318       // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
319       // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
320       if (&I == V) 
321         V = UndefValue::get(I.getType());
322         
323       I.replaceAllUsesWith(V);
324       return &I;
325     }
326
327     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
328     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
329     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
330     // this function.
331     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
332       DEBUG(errs() << "IC: ERASE " << I << '\n');
333
334       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
335       // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
336       // use counts.
337       if (I.getNumOperands() < 8) {
338         for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
339           if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
340             Worklist.Add(Op);
341       }
342       Worklist.Remove(&I);
343       I.eraseFromParent();
344       MadeIRChange = true;
345       return 0;  // Don't do anything with FI
346     }
347         
348     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
349                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
350       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
351     }
352     
353     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
354                            unsigned Depth = 0) const {
355       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
356     }
357     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
358       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
359     }
360
361   private:
362
363     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
364     /// commutative operators.
365     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
366
367     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
368     /// most-complex to least-complex order.
369     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
370
371     /// SimplifyDemandedUseBits - Attempts to replace V with a simpler value
372     /// based on the demanded bits.
373     Value *SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
374                                    APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
375                                    unsigned Depth);
376     bool SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
377                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
378                               unsigned Depth=0);
379         
380     /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
381     /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
382     /// properties that allow us to simplify its operands.
383     bool SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst);
384         
385     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
386                                       APInt& UndefElts, unsigned Depth = 0);
387       
388     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select
389     // which has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction
390     // into the PHI (which is only possible if all operands to the PHI are
391     // constants).
392     //
393     // If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
394     // that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
395     // threading.
396     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I, bool AllowAggressive = false);
397
398     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
399     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
400     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
401     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
402     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
403     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
404
405     
406     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
407                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
408     
409     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
410                               bool isSub, Instruction &I);
411     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
412                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
413     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
414     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
415     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
416     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
417     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
418
419
420     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
421
422     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
423                                     unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved);
424     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
425                                         unsigned PrefAlign = 0);
426
427   };
428 } // end anonymous namespace
429
430 char InstCombiner::ID = 0;
431 static RegisterPass<InstCombiner>
432 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
433
434 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
435 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
436 static unsigned getComplexity(Value *V) {
437   if (isa<Instruction>(V)) {
438     if (BinaryOperator::isNeg(V) ||
439         BinaryOperator::isFNeg(V) ||
440         BinaryOperator::isNot(V))
441       return 3;
442     return 4;
443   }
444   if (isa<Argument>(V)) return 3;
445   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
446 }
447
448 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
449 // it.
450 static bool isOnlyUse(Value *V) {
451   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
452 }
453
454 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
455 // though a va_arg area...
456 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
457   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
458     if (ITy->getBitWidth() < 32)
459       return Type::getInt32Ty(Ty->getContext());
460   }
461   return Ty;
462 }
463
464 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
465 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
466 /// operand value, otherwise return null.
467 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
468   if (Operator *O = dyn_cast<Operator>(V)) {
469     if (O->getOpcode() == Instruction::BitCast)
470       return O->getOperand(0);
471     if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(V))
472       if (GEP->hasAllZeroIndices())
473         return GEP->getPointerOperand();
474   }
475   return 0;
476 }
477
478 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
479 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
480 static Instruction::CastOps 
481 isEliminableCastPair(
482   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
483   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
484   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
485   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
486 ) {
487
488   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
489   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
490
491   // Get the opcodes of the two Cast instructions
492   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
493   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
494
495   unsigned Res = CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
496                                                 DstTy,
497                                   TD ? TD->getIntPtrType(CI->getContext()) : 0);
498   
499   // We don't want to form an inttoptr or ptrtoint that converts to an integer
500   // type that differs from the pointer size.
501   if ((Res == Instruction::IntToPtr &&
502           (!TD || SrcTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))) ||
503       (Res == Instruction::PtrToInt &&
504           (!TD || DstTy != TD->getIntPtrType(CI->getContext()))))
505     Res = 0;
506   
507   return Instruction::CastOps(Res);
508 }
509
510 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
511 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
512 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
513 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
514                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
515   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
516   
517   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
518   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
519     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD))
520       return false;
521   return true;
522 }
523
524 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
525 // operators:
526 //
527 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
528 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
529 //     binary operators.
530 //
531 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
532 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
533 //
534 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
535   bool Changed = false;
536   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
537     Changed = !I.swapOperands();
538
539   if (!I.isAssociative()) return Changed;
540   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
541   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
542     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
543       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
544         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
545                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
546                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
547         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
548         I.setOperand(1, Folded);
549         return true;
550       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
551         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
552             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
553           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
554           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
555
556           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
557           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
558           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
559                                                     Op1->getOperand(0),
560                                                     Op1->getName(), &I);
561           Worklist.Add(New);
562           I.setOperand(0, New);
563           I.setOperand(1, Folded);
564           return true;
565         }
566     }
567   return Changed;
568 }
569
570 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
571 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
572 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
573 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
574   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
575     return false;
576   I.swapOperands();
577   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
578   return true;
579 }
580
581 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
582 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
583 //
584 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
585   if (BinaryOperator::isNeg(V))
586     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
587
588   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
589   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
590     return ConstantExpr::getNeg(C);
591
592   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
593     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
594       return ConstantExpr::getNeg(C);
595
596   return 0;
597 }
598
599 // dyn_castFNegVal - Given a 'fsub' instruction, return the RHS of the
600 // instruction if the LHS is a constant negative zero (which is the 'negate'
601 // form).
602 //
603 static inline Value *dyn_castFNegVal(Value *V) {
604   if (BinaryOperator::isFNeg(V))
605     return BinaryOperator::getFNegArgument(V);
606
607   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
608   if (ConstantFP *C = dyn_cast<ConstantFP>(V))
609     return ConstantExpr::getFNeg(C);
610
611   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
612     if (C->getType()->getElementType()->isFloatingPoint())
613       return ConstantExpr::getFNeg(C);
614
615   return 0;
616 }
617
618 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
619   if (BinaryOperator::isNot(V))
620     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
621
622   // Constants can be considered to be not'ed values...
623   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
624     return ConstantInt::get(C->getType(), ~C->getValue());
625   return 0;
626 }
627
628 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
629 // other computations (because it has a constant operand), return the
630 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
631 // Otherwise, return null.
632 //
633 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
634   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
635     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
636       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
637         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
638           return I->getOperand(0);
639       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
640         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
641           // The multiplier is really 1 << CST.
642           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
643           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
644           CST = ConstantInt::get(V->getType()->getContext(),
645                                  APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
646           return I->getOperand(0);
647         }
648     }
649   return 0;
650 }
651
652 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
653 static Constant *AddOne(Constant *C) {
654   return ConstantExpr::getAdd(C, 
655     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
656 }
657 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
658 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
659   return ConstantExpr::getSub(C, 
660     ConstantInt::get(C->getType(), 1));
661 }
662 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
663 /// this size.
664 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
665   uint32_t W = C1->getBitWidth();
666   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
667   if (sign) {
668     LHSExt.sext(W * 2);
669     RHSExt.sext(W * 2);
670   } else {
671     LHSExt.zext(W * 2);
672     RHSExt.zext(W * 2);
673   }
674
675   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
676
677   if (sign) {
678     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
679     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
680     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
681   } else 
682     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
683 }
684
685
686 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
687 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
688 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
689 /// constant and return true.
690 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
691                                    APInt Demanded) {
692   assert(I && "No instruction?");
693   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
694
695   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
696   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
697   if (!OpC) return false;
698
699   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
700   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
701   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
702     return false;
703
704   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
705   Demanded &= OpC->getValue();
706   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Demanded));
707   return true;
708 }
709
710 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
711 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
712 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
713 // min/max.
714 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt& KnownZero,
715                                                    const APInt& KnownOne,
716                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
717   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
718          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
719          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
720          "KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
721   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
722
723   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
724   // bit if it is unknown.
725   Min = KnownOne;
726   Max = KnownOne|UnknownBits;
727   
728   if (UnknownBits.isNegative()) { // Sign bit is unknown
729     Min.set(Min.getBitWidth()-1);
730     Max.clear(Max.getBitWidth()-1);
731   }
732 }
733
734 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
735 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
736 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
737 // min/max.
738 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const APInt &KnownZero,
739                                                      const APInt &KnownOne,
740                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
741   assert(KnownZero.getBitWidth() == KnownOne.getBitWidth() &&
742          KnownZero.getBitWidth() == Min.getBitWidth() &&
743          KnownZero.getBitWidth() == Max.getBitWidth() &&
744          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
745   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
746   
747   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
748   Min = KnownOne;
749   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
750   Max = KnownOne|UnknownBits;
751 }
752
753 /// SimplifyDemandedInstructionBits - Inst is an integer instruction that
754 /// SimplifyDemandedBits knows about.  See if the instruction has any
755 /// properties that allow us to simplify its operands.
756 bool InstCombiner::SimplifyDemandedInstructionBits(Instruction &Inst) {
757   unsigned BitWidth = Inst.getType()->getScalarSizeInBits();
758   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
759   APInt DemandedMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
760   
761   Value *V = SimplifyDemandedUseBits(&Inst, DemandedMask, 
762                                      KnownZero, KnownOne, 0);
763   if (V == 0) return false;
764   if (V == &Inst) return true;
765   ReplaceInstUsesWith(Inst, V);
766   return true;
767 }
768
769 /// SimplifyDemandedBits - This form of SimplifyDemandedBits simplifies the
770 /// specified instruction operand if possible, updating it in place.  It returns
771 /// true if it made any change and false otherwise.
772 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Use &U, APInt DemandedMask, 
773                                         APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
774                                         unsigned Depth) {
775   Value *NewVal = SimplifyDemandedUseBits(U.get(), DemandedMask,
776                                           KnownZero, KnownOne, Depth);
777   if (NewVal == 0) return false;
778   U = NewVal;
779   return true;
780 }
781
782
783 /// SimplifyDemandedUseBits - This function attempts to replace V with a simpler
784 /// value based on the demanded bits.  When this function is called, it is known
785 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
786 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
787 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
788 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
789 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
790 /// to be one in the expression.  KnownZero contains all the bits that are known
791 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
792 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
793 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
794 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
795 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
796 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
797 /// and KnownOne must all be the same.
798 ///
799 /// This returns null if it did not change anything and it permits no
800 /// simplification.  This returns V itself if it did some simplification of V's
801 /// operands based on the information about what bits are demanded. This returns
802 /// some other non-null value if it found out that V is equal to another value
803 /// in the context where the specified bits are demanded, but not for all users.
804 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedUseBits(Value *V, APInt DemandedMask,
805                                              APInt &KnownZero, APInt &KnownOne,
806                                              unsigned Depth) {
807   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
808   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
809   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
810   const Type *VTy = V->getType();
811   assert((TD || !isa<PointerType>(VTy)) &&
812          "SimplifyDemandedBits needs to know bit widths!");
813   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(VTy->getScalarType()) == BitWidth) &&
814          (!VTy->isIntOrIntVector() ||
815           VTy->getScalarSizeInBits() == BitWidth) &&
816          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth &&
817          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
818          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne "
819          "must have same BitWidth");
820   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
821     // We know all of the bits for a constant!
822     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
823     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
824     return 0;
825   }
826   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
827     // We know all of the bits for a constant!
828     KnownOne.clear();
829     KnownZero = DemandedMask;
830     return 0;
831   }
832
833   KnownZero.clear();
834   KnownOne.clear();
835   if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
836     if (isa<UndefValue>(V))
837       return 0;
838     return UndefValue::get(VTy);
839   }
840   
841   if (Depth == 6)        // Limit search depth.
842     return 0;
843   
844   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
845   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
846
847   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
848   if (!I) {
849     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
850     return 0;        // Only analyze instructions.
851   }
852
853   // If there are multiple uses of this value and we aren't at the root, then
854   // we can't do any simplifications of the operands, because DemandedMask
855   // only reflects the bits demanded by *one* of the users.
856   if (Depth != 0 && !I->hasOneUse()) {
857     // Despite the fact that we can't simplify this instruction in all User's
858     // context, we can at least compute the knownzero/knownone bits, and we can
859     // do simplifications that apply to *just* the one user if we know that
860     // this instruction has a simpler value in that context.
861     if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
862       // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
863       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
864                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
865       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
866                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
867       
868       // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
869       // These bits cannot contribute to the result of the 'and' in this
870       // context.
871       if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
872           (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
873         return I->getOperand(0);
874       if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
875           (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
876         return I->getOperand(1);
877       
878       // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
879       if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
880         return Constant::getNullValue(VTy);
881       
882     } else if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
883       // We can simplify (X|Y) -> X or Y in the user's context if we know that
884       // only bits from X or Y are demanded.
885       
886       // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
887       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
888                         RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1);
889       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
890                         LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1);
891       
892       // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the
893       // other.  These bits cannot contribute to the result of the 'or' in this
894       // context.
895       if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
896           (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
897         return I->getOperand(0);
898       if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
899           (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
900         return I->getOperand(1);
901       
902       // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
903       // the other side, just use the 'other' side.
904       if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
905           (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
906         return I->getOperand(0);
907       if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
908           (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
909         return I->getOperand(1);
910     }
911     
912     // Compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
913     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
914     return 0;
915   }
916   
917   // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
918   // just set the DemandedMask to all bits so that we can try to simplify the
919   // operands.  This allows visitTruncInst (for example) to simplify the
920   // operand of a trunc without duplicating all the logic below.
921   if (Depth == 0 && !V->hasOneUse())
922     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
923   
924   switch (I->getOpcode()) {
925   default:
926     ComputeMaskedBits(I, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
927     break;
928   case Instruction::And:
929     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
930     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
931                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
932         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
933                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
934       return I;
935     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
936     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
937
938     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
939     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
940     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
941         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
942       return I->getOperand(0);
943     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
944         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
945       return I->getOperand(1);
946     
947     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
948     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
949       return Constant::getNullValue(VTy);
950       
951     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
952     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
953       return I;
954       
955     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
956     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
957     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
958     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
959     break;
960   case Instruction::Or:
961     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
962     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
963                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
964         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
965                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
966       return I;
967     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
968     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
969     
970     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
971     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
972     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
973         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
974       return I->getOperand(0);
975     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
976         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
977       return I->getOperand(1);
978
979     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
980     // the other side, just use the 'other' side.
981     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
982         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
983       return I->getOperand(0);
984     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
985         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
986       return I->getOperand(1);
987         
988     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
989     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
990       return I;
991           
992     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
993     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
994     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
995     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
996     break;
997   case Instruction::Xor: {
998     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask,
999                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1000         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1001                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1002       return I;
1003     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1004     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1005     
1006     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1007     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1008     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1009       return I->getOperand(0);
1010     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1011       return I->getOperand(1);
1012     
1013     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1014     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1015                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1016     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1017     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1018                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1019     
1020     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1021     // other, turn this into an *inclusive* or.
1022     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1023     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1024       Instruction *Or = 
1025         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1026                                  I->getName());
1027       return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1028     }
1029     
1030     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1031     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1032     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1033     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1034     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1035       // all known
1036       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1037         Constant *AndC = Constant::getIntegerValue(VTy,
1038                                                    ~RHSKnownOne & DemandedMask);
1039         Instruction *And = 
1040           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1041         return InsertNewInstBefore(And, *I);
1042       }
1043     }
1044     
1045     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1046     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1047     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1048       return I;
1049     
1050     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1051     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1052     break;
1053   }
1054   case Instruction::Select:
1055     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(2), DemandedMask,
1056                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1) ||
1057         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedMask, 
1058                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1059       return I;
1060     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1061     assert(!(LHSKnownZero & LHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1062     
1063     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1064     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask) ||
1065         ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1066       return I;
1067     
1068     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1069     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1070     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1071     break;
1072   case Instruction::Trunc: {
1073     unsigned truncBf = I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1074     DemandedMask.zext(truncBf);
1075     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1076     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1077     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask, 
1078                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1079       return I;
1080     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1081     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1082     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1083     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1084     break;
1085   }
1086   case Instruction::BitCast:
1087     if (!I->getOperand(0)->getType()->isIntOrIntVector())
1088       return false;  // vector->int or fp->int?
1089
1090     if (const VectorType *DstVTy = dyn_cast<VectorType>(I->getType())) {
1091       if (const VectorType *SrcVTy =
1092             dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType())) {
1093         if (DstVTy->getNumElements() != SrcVTy->getNumElements())
1094           // Don't touch a bitcast between vectors of different element counts.
1095           return false;
1096       } else
1097         // Don't touch a scalar-to-vector bitcast.
1098         return false;
1099     } else if (isa<VectorType>(I->getOperand(0)->getType()))
1100       // Don't touch a vector-to-scalar bitcast.
1101       return false;
1102
1103     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1104                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1105       return I;
1106     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1107     break;
1108   case Instruction::ZExt: {
1109     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1110     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1111     
1112     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1113     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1114     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1115     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMask,
1116                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1117       return I;
1118     DemandedMask.zext(BitWidth);
1119     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1120     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1121     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1122     // The top bits are known to be zero.
1123     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1124     break;
1125   }
1126   case Instruction::SExt: {
1127     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1128     unsigned SrcBitWidth =I->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
1129     
1130     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1131                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1132
1133     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1134     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1135     // bit is demanded.
1136     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1137       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1138       
1139     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1140     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1141     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1142     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InputDemandedBits,
1143                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1144       return I;
1145     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1146     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1147     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1148     assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1149       
1150     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1151     // top bits of the result.
1152
1153     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1154     // convert this into a zero extension.
1155     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1156       // Convert to ZExt cast
1157       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName());
1158       return InsertNewInstBefore(NewCast, *I);
1159     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1160       RHSKnownOne |= NewBits;
1161     }
1162     break;
1163   }
1164   case Instruction::Add: {
1165     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1166     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1167     // either.
1168     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1169       
1170     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1171     // we can do.
1172     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1173       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1174       // won't work if the RHS is zero.
1175       if (RHS->isZero())
1176         break;
1177       
1178       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1179       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1180       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1181
1182       // Find information about known zero/one bits in the input.
1183       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), InDemandedBits, 
1184                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1185         return I;
1186
1187       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1188       // the constant.
1189       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1190         return I;
1191       
1192       // Avoid excess work.
1193       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1194         break;
1195       
1196       // Turn it into OR if input bits are zero.
1197       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1198         Instruction *Or =
1199           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1200                                    I->getName());
1201         return InsertNewInstBefore(Or, *I);
1202       }
1203       
1204       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1205       // depending on potential carries from the input constant and the
1206       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1207       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1208       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1209       
1210       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1211       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1212       // this scan.
1213       const APInt &RHSVal = RHS->getValue();
1214       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1215       
1216       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1217       
1218       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1219       // other, and there is no input carry.
1220       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1221                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1222       
1223       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1224       // is no input carry.
1225       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1226     } else {
1227       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1228       // the high bits of its LHS or RHS.
1229       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1230         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1231         // significant bit and all those below it.
1232         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1233         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1234                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1235             SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1236                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1237           return I;
1238       }
1239     }
1240     break;
1241   }
1242   case Instruction::Sub:
1243     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1244     // the high bits of its LHS or RHS.
1245     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1246       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1247       // significant bit and all those below it.
1248       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1249       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1250       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedFromOps,
1251                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1) ||
1252           SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), DemandedFromOps,
1253                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1254         return I;
1255     }
1256     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1257     // the known zeros and ones.
1258     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1259     break;
1260   case Instruction::Shl:
1261     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1262       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1263       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1264       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn, 
1265                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1266         return I;
1267       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1268       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1269       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1270       // low bits known zero.
1271       if (ShiftAmt)
1272         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1273     }
1274     break;
1275   case Instruction::LShr:
1276     // For a logical shift right
1277     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1278       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1279       
1280       // Unsigned shift right.
1281       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1282       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1283                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1284         return I;
1285       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1286       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1287       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1288       if (ShiftAmt) {
1289         // Compute the new bits that are at the top now.
1290         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1291         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1292       }
1293     }
1294     break;
1295   case Instruction::AShr:
1296     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1297     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1298     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1299     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1300     if (DemandedMask == 1) {
1301       // Perform the logical shift right.
1302       Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1303                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1304       return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1305     }    
1306
1307     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1308     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1309     if (DemandedMask.isSignBit())
1310       return I->getOperand(0);
1311     
1312     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1313       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1314       
1315       // Signed shift right.
1316       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1317       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1318       // demanded.
1319       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1320         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1321       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), DemandedMaskIn,
1322                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1323         return I;
1324       assert(!(RHSKnownZero & RHSKnownOne) && "Bits known to be one AND zero?");
1325       // Compute the new bits that are at the top now.
1326       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1327       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1328       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1329         
1330       // Handle the sign bits.
1331       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1332       // Adjust to where it is now in the mask.
1333       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1334         
1335       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1336       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1337       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1338           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1339         // Perform the logical shift right.
1340         Instruction *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1341                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1342         return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1343       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1344         RHSKnownOne |= HighBits;
1345       }
1346     }
1347     break;
1348   case Instruction::SRem:
1349     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1350       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1351       if (RA.isPowerOf2()) {
1352         if (DemandedMask.ult(RA))    // srem won't affect demanded bits
1353           return I->getOperand(0);
1354
1355         APInt LowBits = RA - 1;
1356         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1357         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), Mask2,
1358                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1359           return I;
1360
1361         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1362           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1363
1364         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1365
1366         assert(!(KnownZero & KnownOne) && "Bits known to be one AND zero?"); 
1367       }
1368     }
1369     break;
1370   case Instruction::URem: {
1371     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1372     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1373     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(0), AllOnes,
1374                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1) ||
1375         SimplifyDemandedBits(I->getOperandUse(1), AllOnes,
1376                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1377       return I;
1378
1379     unsigned Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1380     Leaders = std::max(Leaders,
1381                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1382     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1383     break;
1384   }
1385   case Instruction::Call:
1386     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1387       switch (II->getIntrinsicID()) {
1388       default: break;
1389       case Intrinsic::bswap: {
1390         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1391         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1392         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1393         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1394           
1395         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1396         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1397         // have 14 leading zeros, round to 8.
1398         NLZ &= ~7;
1399         NTZ &= ~7;
1400         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1401         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1402           unsigned ResultBit = NTZ;
1403           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1404           
1405           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1406           // the right place.
1407           Instruction *NewVal;
1408           if (InputBit > ResultBit)
1409             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1410                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1411           else
1412             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1413                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1414           NewVal->takeName(I);
1415           return InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1416         }
1417           
1418         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1419         break;
1420       }
1421       }
1422     }
1423     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1424     break;
1425   }
1426   
1427   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1428   // constant.
1429   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1430     return Constant::getIntegerValue(VTy, RHSKnownOne);
1431   return false;
1432 }
1433
1434
1435 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1436 /// any number of elements. DemandedElts contains the set of elements that are
1437 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1438 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1439 ///
1440 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1441 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1442 /// returned.  This returns null if no change was made.
1443 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, APInt DemandedElts,
1444                                                 APInt& UndefElts,
1445                                                 unsigned Depth) {
1446   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1447   APInt EltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
1448   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1449
1450   if (isa<UndefValue>(V)) {
1451     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1452     UndefElts = EltMask;
1453     return 0;
1454   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1455     UndefElts = EltMask;
1456     return UndefValue::get(V->getType());
1457   }
1458
1459   UndefElts = 0;
1460   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1461     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1462     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1463
1464     std::vector<Constant*> Elts;
1465     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1466       if (!DemandedElts[i]) {   // If not demanded, set to undef.
1467         Elts.push_back(Undef);
1468         UndefElts.set(i);
1469       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1470         Elts.push_back(Undef);
1471         UndefElts.set(i);
1472       } else {                               // Otherwise, defined.
1473         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1474       }
1475
1476     // If we changed the constant, return it.
1477     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1478     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1479   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1480     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1481     // set to undef.
1482     
1483     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1484     // anything.
1485     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1486       return 0;
1487     
1488     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1489     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1490     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1491     std::vector<Constant*> Elts;
1492     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
1493       Constant *Elt = DemandedElts[i] ? Zero : Undef;
1494       Elts.push_back(Elt);
1495     }
1496     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1497     return ConstantVector::get(Elts);
1498   }
1499   
1500   // Limit search depth.
1501   if (Depth == 10)
1502     return 0;
1503
1504   // If multiple users are using the root value, procede with
1505   // simplification conservatively assuming that all elements
1506   // are needed.
1507   if (!V->hasOneUse()) {
1508     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1509     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1510     // the main instcombine process.
1511     if (Depth != 0)
1512       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1513       return 0;
1514
1515     // Conservatively assume that all elements are needed.
1516     DemandedElts = EltMask;
1517   }
1518   
1519   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1520   if (!I) return 0;        // Only analyze instructions.
1521   
1522   bool MadeChange = false;
1523   APInt UndefElts2(VWidth, 0);
1524   Value *TmpV;
1525   switch (I->getOpcode()) {
1526   default: break;
1527     
1528   case Instruction::InsertElement: {
1529     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1530     // demand exactly the same input as we produce.
1531     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1532     if (Idx == 0) {
1533       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1534       // which elt is getting updated.
1535       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1536                                         UndefElts2, Depth+1);
1537       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1538       break;
1539     }
1540     
1541     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1542     // insertelement.
1543     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1544     if (IdxNo >= VWidth || !DemandedElts[IdxNo]) {
1545       Worklist.Add(I);
1546       return I->getOperand(0);
1547     }
1548     
1549     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1550     // input demanded set is simpler than the output set.
1551     APInt DemandedElts2 = DemandedElts;
1552     DemandedElts2.clear(IdxNo);
1553     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts2,
1554                                       UndefElts, Depth+1);
1555     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1556
1557     // The inserted element is defined.
1558     UndefElts.clear(IdxNo);
1559     break;
1560   }
1561   case Instruction::ShuffleVector: {
1562     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1563     uint64_t LHSVWidth =
1564       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1565     APInt LeftDemanded(LHSVWidth, 0), RightDemanded(LHSVWidth, 0);
1566     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1567       if (DemandedElts[i]) {
1568         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1569         if (MaskVal != -1u) {
1570           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1571                  "shufflevector mask index out of range!");
1572           if (MaskVal < LHSVWidth)
1573             LeftDemanded.set(MaskVal);
1574           else
1575             RightDemanded.set(MaskVal - LHSVWidth);
1576         }
1577       }
1578     }
1579
1580     APInt UndefElts4(LHSVWidth, 0);
1581     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1582                                       UndefElts4, Depth+1);
1583     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1584
1585     APInt UndefElts3(LHSVWidth, 0);
1586     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1587                                       UndefElts3, Depth+1);
1588     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1589
1590     bool NewUndefElts = false;
1591     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1592       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1593       if (MaskVal == -1u) {
1594         UndefElts.set(i);
1595       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1596         if (UndefElts4[MaskVal]) {
1597           NewUndefElts = true;
1598           UndefElts.set(i);
1599         }
1600       } else {
1601         if (UndefElts3[MaskVal - LHSVWidth]) {
1602           NewUndefElts = true;
1603           UndefElts.set(i);
1604         }
1605       }
1606     }
1607
1608     if (NewUndefElts) {
1609       // Add additional discovered undefs.
1610       std::vector<Constant*> Elts;
1611       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1612         if (UndefElts[i])
1613           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
1614         else
1615           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context),
1616                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1617       }
1618       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1619       MadeChange = true;
1620     }
1621     break;
1622   }
1623   case Instruction::BitCast: {
1624     // Vector->vector casts only.
1625     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1626     if (!VTy) break;
1627     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1628     APInt InputDemandedElts(InVWidth, 0);
1629     unsigned Ratio;
1630
1631     if (VWidth == InVWidth) {
1632       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1633       // elements as are demanded of us.
1634       Ratio = 1;
1635       InputDemandedElts = DemandedElts;
1636     } else if (VWidth > InVWidth) {
1637       // Untested so far.
1638       break;
1639       
1640       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1641       // then an input element is live if any of the corresponding output
1642       // elements are live.
1643       Ratio = VWidth/InVWidth;
1644       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1645         if (DemandedElts[OutIdx])
1646           InputDemandedElts.set(OutIdx/Ratio);
1647       }
1648     } else {
1649       // Untested so far.
1650       break;
1651       
1652       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1653       // then an input element is live if the corresponding output element is
1654       // live.
1655       Ratio = InVWidth/VWidth;
1656       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1657         if (DemandedElts[InIdx/Ratio])
1658           InputDemandedElts.set(InIdx);
1659     }
1660     
1661     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1662     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1663                                       UndefElts2, Depth+1);
1664     if (TmpV) {
1665       I->setOperand(0, TmpV);
1666       MadeChange = true;
1667     }
1668     
1669     UndefElts = UndefElts2;
1670     if (VWidth > InVWidth) {
1671       llvm_unreachable("Unimp");
1672       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1673       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1674       // undef.
1675       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1676         if (UndefElts2[OutIdx/Ratio])
1677           UndefElts.set(OutIdx);
1678     } else if (VWidth < InVWidth) {
1679       llvm_unreachable("Unimp");
1680       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1681       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1682       // elements are undef.
1683       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1684       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1685         if (!UndefElts2[InIdx])            // Not undef?
1686           UndefElts.clear(InIdx/Ratio);    // Clear undef bit.
1687     }
1688     break;
1689   }
1690   case Instruction::And:
1691   case Instruction::Or:
1692   case Instruction::Xor:
1693   case Instruction::Add:
1694   case Instruction::Sub:
1695   case Instruction::Mul:
1696     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1697     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1698                                       UndefElts, Depth+1);
1699     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1700     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1701                                       UndefElts2, Depth+1);
1702     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1703       
1704     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1705     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1706     UndefElts &= UndefElts2;
1707     break;
1708     
1709   case Instruction::Call: {
1710     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1711     if (!II) break;
1712     switch (II->getIntrinsicID()) {
1713     default: break;
1714       
1715     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1716     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1717     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1718     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1719     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1720     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1721     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1722     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1723     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1724     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1725       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1726                                         UndefElts, Depth+1);
1727       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1728       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1729                                         UndefElts2, Depth+1);
1730       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1731
1732       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1733       // scalarize it now.
1734       if (DemandedElts == 1) {
1735         switch (II->getIntrinsicID()) {
1736         default: break;
1737         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1738         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1739         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1740         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1741           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1742           Value *LHS = II->getOperand(1);
1743           Value *RHS = II->getOperand(2);
1744           // Extract the element as scalars.
1745           LHS = InsertNewInstBefore(ExtractElementInst::Create(LHS, 
1746             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), "tmp"), *II);
1747           RHS = InsertNewInstBefore(ExtractElementInst::Create(RHS,
1748             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), "tmp"), *II);
1749           
1750           switch (II->getIntrinsicID()) {
1751           default: llvm_unreachable("Case stmts out of sync!");
1752           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1753           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1754             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateFSub(LHS, RHS,
1755                                                         II->getName()), *II);
1756             break;
1757           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1758           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1759             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateFMul(LHS, RHS,
1760                                                          II->getName()), *II);
1761             break;
1762           }
1763           
1764           Instruction *New =
1765             InsertElementInst::Create(
1766               UndefValue::get(II->getType()), TmpV,
1767               ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0U, false), II->getName());
1768           InsertNewInstBefore(New, *II);
1769           return New;
1770         }            
1771       }
1772         
1773       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1774       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1775       UndefElts &= UndefElts2;
1776       break;
1777     }
1778     break;
1779   }
1780   }
1781   return MadeChange ? I : 0;
1782 }
1783
1784
1785 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1786 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1787 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1788 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1789 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1790 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1791 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1792 ///
1793 template<typename Functor>
1794 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1795   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1796   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1797
1798   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1799   if (F.shouldApply(LHS))
1800     return F.apply(Root);
1801
1802   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1803   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1804   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1805     // Should we apply this transform to the RHS?
1806     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1807
1808     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1809     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1810       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1811       ShouldApply = true;
1812     }
1813
1814     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1815     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1816     if (ShouldApply) {
1817       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1818       // and perform the reassociation.
1819       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1820
1821       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1822       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1823
1824       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1825       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1826       if (&Root == TmpLHSI) {
1827         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1828         return 0;
1829       }
1830       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1831       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1832       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1833       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1834       ARI = Root;
1835
1836       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1837       // get to LHSI.
1838       while (TmpLHSI != LHSI) {
1839         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1840         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1841         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1842         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1843         ARI = NextLHSI;
1844
1845         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1846         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1847         TmpLHSI = NextLHSI;
1848         ExtraOperand = NextOp;
1849       }
1850
1851       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1852       // the transformation...
1853       return F.apply(Root);
1854     }
1855
1856     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1857   }
1858   return 0;
1859 }
1860
1861 namespace {
1862
1863 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1864 struct AddRHS {
1865   Value *RHS;
1866   explicit AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1867   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1868   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1869     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1870                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1871   }
1872 };
1873
1874 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1875 //                 iff C1&C2 == 0
1876 struct AddMaskingAnd {
1877   Constant *C2;
1878   explicit AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1879   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1880     ConstantInt *C1;
1881     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1882            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1883   }
1884   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1885     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1886   }
1887 };
1888
1889 }
1890
1891 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1892                                              InstCombiner *IC) {
1893   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I))
1894     return IC->Builder->CreateCast(CI->getOpcode(), SO, I.getType());
1895
1896   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1897   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1898   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1899
1900   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1901     if (ConstIsRHS)
1902       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1903     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1904   }
1905
1906   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1907   if (!ConstIsRHS)
1908     std::swap(Op0, Op1);
1909   
1910   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1911     return IC->Builder->CreateBinOp(BO->getOpcode(), Op0, Op1,
1912                                     SO->getName()+".op");
1913   if (ICmpInst *CI = dyn_cast<ICmpInst>(&I))
1914     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
1915                                    SO->getName()+".cmp");
1916   if (FCmpInst *CI = dyn_cast<FCmpInst>(&I))
1917     return IC->Builder->CreateICmp(CI->getPredicate(), Op0, Op1,
1918                                    SO->getName()+".cmp");
1919   llvm_unreachable("Unknown binary instruction type!");
1920 }
1921
1922 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1923 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1924 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1925 // not have a second operand.
1926 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1927                                      InstCombiner *IC) {
1928   // Don't modify shared select instructions
1929   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1930   Value *TV = SI->getOperand(1);
1931   Value *FV = SI->getOperand(2);
1932
1933   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1934     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1935     if (SI->getType() == Type::getInt1Ty(*IC->getContext())) return 0;
1936
1937     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1938     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1939
1940     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1941                               SelectFalseVal);
1942   }
1943   return 0;
1944 }
1945
1946
1947 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator, cast instruction, or select which
1948 /// has a PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the
1949 /// PHI (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
1950 ///
1951 /// If AllowAggressive is true, FoldOpIntoPhi will allow certain transforms
1952 /// that would normally be unprofitable because they strongly encourage jump
1953 /// threading.
1954 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I,
1955                                          bool AllowAggressive) {
1956   AllowAggressive = false;
1957   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1958   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1959   if (NumPHIValues == 0 ||
1960       // We normally only transform phis with a single use, unless we're trying
1961       // hard to make jump threading happen.
1962       (!PN->hasOneUse() && !AllowAggressive))
1963     return 0;
1964   
1965   
1966   // Check to see if all of the operands of the PHI are simple constants
1967   // (constantint/constantfp/undef).  If there is one non-constant value,
1968   // remember the BB it is in.  If there is more than one or if *it* is a PHI,
1969   // bail out.  We don't do arbitrary constant expressions here because moving
1970   // their computation can be expensive without a cost model.
1971   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1972   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1973     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)) ||
1974         isa<ConstantExpr>(PN->getIncomingValue(i))) {
1975       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1976       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1977       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1978       
1979       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1980       // loop.
1981       if (NonConstBB == I.getParent())
1982         return 0;
1983     }
1984   
1985   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1986   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1987   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1988   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1989   if (NonConstBB != 0 && !AllowAggressive) {
1990     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1991     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1992   }
1993
1994   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1995   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1996   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1997   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1998   NewPN->takeName(PN);
1999
2000   // Next, add all of the operands to the PHI.
2001   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(&I)) {
2002     // We only currently try to fold the condition of a select when it is a phi,
2003     // not the true/false values.
2004     Value *TrueV = SI->getTrueValue();
2005     Value *FalseV = SI->getFalseValue();
2006     BasicBlock *PhiTransBB = PN->getParent();
2007     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2008       BasicBlock *ThisBB = PN->getIncomingBlock(i);
2009       Value *TrueVInPred = TrueV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
2010       Value *FalseVInPred = FalseV->DoPHITranslation(PhiTransBB, ThisBB);
2011       Value *InV = 0;
2012       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2013         InV = InC->isNullValue() ? FalseVInPred : TrueVInPred;
2014       } else {
2015         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2016         InV = SelectInst::Create(PN->getIncomingValue(i), TrueVInPred,
2017                                  FalseVInPred,
2018                                  "phitmp", NonConstBB->getTerminator());
2019         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2020       }
2021       NewPN->addIncoming(InV, ThisBB);
2022     }
2023   } else if (I.getNumOperands() == 2) {
2024     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2025     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2026       Value *InV = 0;
2027       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2028         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2029           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2030         else
2031           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2032       } else {
2033         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2034         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2035           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
2036                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2037                                        NonConstBB->getTerminator());
2038         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2039           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(),
2040                                 CI->getPredicate(),
2041                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2042                                 NonConstBB->getTerminator());
2043         else
2044           llvm_unreachable("Unknown binop!");
2045         
2046         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2047       }
2048       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2049     }
2050   } else { 
2051     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2052     const Type *RetTy = CI->getType();
2053     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2054       Value *InV;
2055       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2056         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2057       } else {
2058         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2059         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2060                                I.getType(), "phitmp", 
2061                                NonConstBB->getTerminator());
2062         Worklist.Add(cast<Instruction>(InV));
2063       }
2064       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2065     }
2066   }
2067   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2068 }
2069
2070
2071 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
2072 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
2073 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
2074 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
2075 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
2076   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
2077   // ones.
2078   
2079   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
2080   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
2081   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
2082   // sign extend fine.
2083   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
2084     return true;
2085   
2086   
2087   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
2088   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
2089   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
2090   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
2091   
2092   // TODO: Implement.
2093   
2094   return false;
2095 }
2096
2097
2098 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2099   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2100   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2101
2102   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2103     // X + undef -> undef
2104     if (isa<UndefValue>(RHS))
2105       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2106
2107     // X + 0 --> X
2108     if (RHSC->isNullValue())
2109       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2110
2111     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2112       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2113       const APInt& Val = CI->getValue();
2114       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2115       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2116         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2117       
2118       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2119       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2120       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
2121         return &I;
2122
2123       // zext(bool) + C -> bool ? C + 1 : C
2124       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2125         if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(*Context))
2126           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), AddOne(CI), CI);
2127     }
2128
2129     if (isa<PHINode>(LHS))
2130       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2131         return NV;
2132     
2133     ConstantInt *XorRHS = 0;
2134     Value *XorLHS = 0;
2135     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2136         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2137       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getScalarSizeInBits();
2138       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2139       
2140       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2141       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2142       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2143       do {
2144         if (TySizeBits > Size) {
2145           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2146           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2147           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2148               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2149             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2150             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2151                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2152               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2153             break;
2154           }
2155         }
2156         Size >>= 1;
2157         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2158         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2159       } while (Size >= 1);
2160       
2161       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2162       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2163       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2164       // that the back ends can handle.
2165       const Type *MiddleType = 0;
2166       switch (Size) {
2167         default: break;
2168         case 32: MiddleType = Type::getInt32Ty(*Context); break;
2169         case 16: MiddleType = Type::getInt16Ty(*Context); break;
2170         case  8: MiddleType = Type::getInt8Ty(*Context); break;
2171       }
2172       if (MiddleType) {
2173         Value *NewTrunc = Builder->CreateTrunc(XorLHS, MiddleType, "sext");
2174         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2175       }
2176     }
2177   }
2178
2179   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2180     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2181
2182   // X + X --> X << 1
2183   if (I.getType()->isInteger()) {
2184     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS)))
2185       return Result;
2186
2187     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2188       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2189         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2190           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2191     }
2192     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2193       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2194         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2195           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2196     }
2197   }
2198
2199   // -A + B  -->  B - A
2200   // -A + -B  -->  -(A + B)
2201   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2202     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2203       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2204         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2205         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2206       }
2207     }
2208     
2209     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2210   }
2211
2212   // A + -B  -->  A - B
2213   if (!isa<Constant>(RHS))
2214     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2215       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2216
2217
2218   ConstantInt *C2;
2219   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2220     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2221       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2222
2223     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2224     ConstantInt *C1;
2225     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2226       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
2227   }
2228
2229   // X + X*C --> X * (C+1)
2230   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2231     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2232
2233   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2234   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
2235       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2236     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2237   
2238
2239   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2240   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2241     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2242       return R;
2243   
2244   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2245   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2246     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2247     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2248     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2249     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2250     if (LHSKnownZero != 0) {
2251       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2252       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2253       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2254       
2255       // No bits in common -> bitwise or.
2256       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2257         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2258     }
2259   }
2260
2261   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2262   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2263     Value *W, *X, *Y, *Z;
2264     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2265         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2266       if (W != Y) {
2267         if (W == Z) {
2268           std::swap(Y, Z);
2269         } else if (Y == X) {
2270           std::swap(W, X);
2271         } else if (X == Z) {
2272           std::swap(Y, Z);
2273           std::swap(W, X);
2274         }
2275       }
2276
2277       if (W == Y) {
2278         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, Z, LHS->getName());
2279         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2280       }
2281     }
2282   }
2283
2284   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2285     Value *X = 0;
2286     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2287       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2288
2289     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2290     if (LHS->hasOneUse() &&
2291         match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2292       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
2293       if (Anded == CRHS) {
2294         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2295         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2296         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2297
2298         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2299         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2300
2301         // See if the and mask includes all of these bits.
2302         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2303
2304         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2305           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2306           Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(X, CRHS, LHS->getName());
2307           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2308         }
2309       }
2310     }
2311
2312     // Try to fold constant add into select arguments.
2313     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2314       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2315         return R;
2316   }
2317
2318   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2319   {
2320     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2321     Value *A = RHS;
2322     if (!SI) {
2323       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2324       A = LHS;
2325     }
2326     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2327       Value *TV = SI->getTrueValue();
2328       Value *FV = SI->getFalseValue();
2329       Value *N;
2330
2331       // Can we fold the add into the argument of the select?
2332       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2333       if (match(FV, m_Zero()) &&
2334           match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2335         // Fold the add into the true select value.
2336         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2337       if (match(TV, m_Zero()) &&
2338           match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2339         // Fold the add into the false select value.
2340         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2341     }
2342   }
2343
2344   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2345   // integer add followed by a sext.
2346   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2347     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2348     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2349       Constant *CI = 
2350         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2351       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2352           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2353           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2354         // Insert the new, smaller add.
2355         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2356                                            CI, "addconv");
2357         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2358       }
2359     }
2360     
2361     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2362     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2363       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2364       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2365       // integer add will not overflow.
2366       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2367           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2368           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2369                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2370         // Insert the new integer add.
2371         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2372                                            RHSConv->getOperand(0), "addconv");
2373         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2374       }
2375     }
2376   }
2377
2378   return Changed ? &I : 0;
2379 }
2380
2381 Instruction *InstCombiner::visitFAdd(BinaryOperator &I) {
2382   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2383   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2384
2385   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2386     // X + 0 --> X
2387     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2388       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2389                               (I.getType())->getValueAPF()))
2390         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2391     }
2392
2393     if (isa<PHINode>(LHS))
2394       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2395         return NV;
2396   }
2397
2398   // -A + B  -->  B - A
2399   // -A + -B  -->  -(A + B)
2400   if (Value *LHSV = dyn_castFNegVal(LHS))
2401     return BinaryOperator::CreateFSub(RHS, LHSV);
2402
2403   // A + -B  -->  A - B
2404   if (!isa<Constant>(RHS))
2405     if (Value *V = dyn_castFNegVal(RHS))
2406       return BinaryOperator::CreateFSub(LHS, V);
2407
2408   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2409   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2410     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2411       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2412
2413   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2414   // integer add followed by a promotion.
2415   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2416     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2417     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2418     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2419     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2420     // instcombined.
2421     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2422       Constant *CI = 
2423       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2424       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2425           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2426           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2427         // Insert the new integer add.
2428         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSConv->getOperand(0),
2429                                            CI, "addconv");
2430         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2431       }
2432     }
2433     
2434     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2435     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2436       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2437       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2438       // and if the integer add will not overflow.
2439       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2440           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2441           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2442                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2443         // Insert the new integer add.
2444         Value *NewAdd = Builder->CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2445                                            RHSConv->getOperand(0), "addconv");
2446         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2447       }
2448     }
2449   }
2450   
2451   return Changed ? &I : 0;
2452 }
2453
2454 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2455   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2456
2457   if (Op0 == Op1)                        // sub X, X  -> 0
2458     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2459
2460   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2461   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2462     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2463
2464   if (isa<UndefValue>(Op0))
2465     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2466   if (isa<UndefValue>(Op1))
2467     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2468
2469   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2470     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2471     if (C->isAllOnesValue())
2472       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2473
2474     // C - ~X == X + (1+C)
2475     Value *X = 0;
2476     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2477       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2478
2479     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2480     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2481     if (C->isZero()) {
2482       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2483         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2484           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2485             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2486             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2487                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2488               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2489               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2490                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2491             }
2492           }
2493         }
2494         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2495           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2496             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2497             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2498                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2499               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2500               return BinaryOperator::CreateLShr(
2501                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2502             }
2503           }
2504         }
2505       }
2506     }
2507
2508     // Try to fold constant sub into select arguments.
2509     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2510       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2511         return R;
2512
2513     // C - zext(bool) -> bool ? C - 1 : C
2514     if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(Op1))
2515       if (ZI->getSrcTy() == Type::getInt1Ty(*Context))
2516         return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0), SubOne(C), C);
2517   }
2518
2519   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2520     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2521
2522   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2523     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2524       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2525         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1),
2526                                          I.getName());
2527       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2528         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0),
2529                                          I.getName());
2530       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2531         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2532           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2533           return BinaryOperator::CreateSub(
2534             ConstantExpr::getSub(CI1, CI2), Op1I->getOperand(0));
2535       }
2536     }
2537
2538     if (Op1I->hasOneUse()) {
2539       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2540       // is not used by anyone else...
2541       //
2542       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2543         // Swap the two operands of the subexpr...
2544         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2545         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2546         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2547
2548         // Create the new top level add instruction...
2549         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2550       }
2551
2552       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2553       //
2554       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2555           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2556         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2557
2558         Value *NewNot = Builder->CreateNot(OtherOp, "B.not");
2559         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2560       }
2561
2562       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2563       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2564         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2565           if (CSI->isZero())
2566             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2567               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2568                                           ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2569
2570       // X - X*C --> X * (1-C)
2571       ConstantInt *C2 = 0;
2572       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2573         Constant *CP1 = 
2574           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1),
2575                                              C2);
2576         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2577       }
2578     }
2579   }
2580
2581   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2582     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2583       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2584         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2585       else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2586         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2587     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2588       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2589         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1),
2590                                          I.getName());
2591     }
2592   }
2593
2594   ConstantInt *C1;
2595   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2596     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2597       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2598
2599     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2600     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2601       return BinaryOperator::CreateMul(X, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
2602   }
2603   return 0;
2604 }
2605
2606 Instruction *InstCombiner::visitFSub(BinaryOperator &I) {
2607   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2608
2609   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2610   if (Value *V = dyn_castFNegVal(Op1))
2611     return BinaryOperator::CreateFAdd(Op0, V);
2612
2613   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2614     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::FAdd) {
2615       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2616         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(1),
2617                                           I.getName());
2618       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2619         return BinaryOperator::CreateFNeg(Op1I->getOperand(0),
2620                                           I.getName());
2621     }
2622   }
2623
2624   return 0;
2625 }
2626
2627 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2628 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2629 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2630 /// signed.
2631 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2632                            bool &TrueIfSigned) {
2633   switch (pred) {
2634   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2635     TrueIfSigned = true;
2636     return RHS->isZero();
2637   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2638     TrueIfSigned = true;
2639     return RHS->isAllOnesValue();
2640   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2641     TrueIfSigned = false;
2642     return RHS->isAllOnesValue();
2643   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2644     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2645     TrueIfSigned = true;
2646     return RHS->getValue() ==
2647       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2648   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2649     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2650     TrueIfSigned = true;
2651     return RHS->getValue().isSignBit();
2652   default:
2653     return false;
2654   }
2655 }
2656
2657 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2658   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2659   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2660
2661   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2662     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2663
2664   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2665   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2666     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2667
2668       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2669       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2670         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2671           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2672             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2673                                         ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2674
2675       if (CI->isZero())
2676         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2677       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2678         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2679       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2680         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2681
2682       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2683       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2684         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2685                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2686       }
2687     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2688       if (Op1->isNullValue())
2689         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2690
2691       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2692         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2693           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2694
2695         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2696         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2697           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
2698             if (CI->equalsInt(1))
2699               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2700         }
2701       }
2702     }
2703     
2704     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2705       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2706           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2707         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2708         Value *Add = Builder->CreateMul(Op0I->getOperand(0), Op1, "tmp");
2709         Value *C1C2 = Builder->CreateMul(Op1, Op0I->getOperand(1));
2710         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2711         
2712       }
2713
2714     // Try to fold constant mul into select arguments.
2715     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2716       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2717         return R;
2718
2719     if (isa<PHINode>(Op0))
2720       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2721         return NV;
2722   }
2723
2724   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2725     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2726       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2727
2728   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
2729   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
2730   {
2731     Value *Op1 = I.getOperand(1);
2732     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2733     if (!BO ||
2734         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
2735          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
2736       Op1 = Op0;
2737       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
2738     }
2739     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1);
2740     if (BO && BO->hasOneUse() &&
2741         (BO->getOperand(1) == Op1 || BO->getOperand(1) == Neg) &&
2742         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
2743          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
2744       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
2745
2746       // If the division is exact, X % Y is zero.
2747       if (SDivOperator *SDiv = dyn_cast<SDivOperator>(BO))
2748         if (SDiv->isExact()) {
2749           if (Op1BO == Op1)
2750             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0BO);
2751           else
2752             return BinaryOperator::CreateNeg(Op0BO);
2753         }
2754
2755       Value *Rem;
2756       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2757         Rem = Builder->CreateURem(Op0BO, Op1BO);
2758       else
2759         Rem = Builder->CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
2760       Rem->takeName(BO);
2761
2762       if (Op1BO == Op1)
2763         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
2764       return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
2765     }
2766   }
2767
2768   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2769     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2770
2771   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2772   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2773   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2774   // formed.
2775   CastInst *BoolCast = 0;
2776   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2777     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2778       BoolCast = CI;
2779   if (!BoolCast)
2780     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2781       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
2782         BoolCast = CI;
2783   if (BoolCast) {
2784     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2785       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2786       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2787       bool TIS = false;
2788       
2789       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2790       // multiply into a shift/and combination.
2791       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2792           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2793           TIS) {
2794         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2795         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2796                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2797         Value *V = Builder->CreateAShr(SCIOp0, Amt,
2798                                     BoolCast->getOperand(0)->getName()+".mask");
2799
2800         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2801         // or truncate to the multiply type.
2802         if (I.getType() != V->getType())
2803           V = Builder->CreateIntCast(V, I.getType(), true);
2804
2805         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2806         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2807       }
2808     }
2809   }
2810
2811   return Changed ? &I : 0;
2812 }
2813
2814 Instruction *InstCombiner::visitFMul(BinaryOperator &I) {
2815   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2816   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2817
2818   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2819   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2820     if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2821       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2822       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2823       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2824         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2825     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2826       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2827         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2828         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2829           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
2830             if (F->isExactlyValue(1.0))
2831               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2832         }
2833       }
2834     }
2835
2836     // Try to fold constant mul into select arguments.
2837     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2838       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2839         return R;
2840
2841     if (isa<PHINode>(Op0))
2842       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2843         return NV;
2844   }
2845
2846   if (Value *Op0v = dyn_castFNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2847     if (Value *Op1v = dyn_castFNegVal(I.getOperand(1)))
2848       return BinaryOperator::CreateFMul(Op0v, Op1v);
2849
2850   return Changed ? &I : 0;
2851 }
2852
2853 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2854 /// instruction.
2855 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2856   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2857   
2858   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2859   int NonNullOperand = -1;
2860   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2861     if (ST->isNullValue())
2862       NonNullOperand = 2;
2863   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2864   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2865     if (ST->isNullValue())
2866       NonNullOperand = 1;
2867   
2868   if (NonNullOperand == -1)
2869     return false;
2870   
2871   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2872   
2873   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2874   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2875   
2876   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2877   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2878   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2879   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2880   // propagate a known value of the condition into its other users.
2881   
2882   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2883   // early exit.
2884   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2885     return true;
2886   
2887   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2888   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2889   
2890   while (BBI != BBFront) {
2891     --BBI;
2892     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2893     // information from below it cannot be propagated above it.
2894     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2895       break;
2896     
2897     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2898     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2899          I != E; ++I) {
2900       if (*I == SI) {
2901         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2902         Worklist.Add(BBI);
2903       } else if (*I == SelectCond) {
2904         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue(*Context) :
2905                                    ConstantInt::getFalse(*Context);
2906         Worklist.Add(BBI);
2907       }
2908     }
2909     
2910     // If we past the instruction, quit looking for it.
2911     if (&*BBI == SI)
2912       SI = 0;
2913     if (&*BBI == SelectCond)
2914       SelectCond = 0;
2915     
2916     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2917     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2918       break;
2919     
2920   }
2921   return true;
2922 }
2923
2924
2925 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2926 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2927 /// used by the visitors to those instructions.
2928 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2929 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2930   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2931
2932   // undef / X -> 0        for integer.
2933   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2934   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2935     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2936       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2937     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2938   }
2939
2940   // X / undef -> undef
2941   if (isa<UndefValue>(Op1))
2942     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2943
2944   return 0;
2945 }
2946
2947 /// This function implements the transforms common to both integer division
2948 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2949 /// division instructions.
2950 /// @brief Common integer divide transforms
2951 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2952   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2953
2954   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2955   if (Op0 == Op1) {
2956     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2957       Constant *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2958       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2959       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2960     }
2961
2962     Constant *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2963     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2964   }
2965   
2966   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2967     return Common;
2968   
2969   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2970   // This does not apply for fdiv.
2971   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2972     return &I;
2973
2974   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2975     // div X, 1 == X
2976     if (RHS->equalsInt(1))
2977       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2978
2979     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2980     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2981       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2982         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2983           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS,
2984                                 I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2985             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2986           else 
2987             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2988                                       ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
2989         }
2990
2991     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2992       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2993         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2994           return R;
2995       if (isa<PHINode>(Op0))
2996         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2997           return NV;
2998     }
2999   }
3000
3001   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
3002   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3003     if (LHS->equalsInt(0))
3004       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3005
3006   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
3007   if (I.getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
3008     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3009
3010   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3011     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
3012       // div X, 1 == X
3013       if (X->isOne())
3014         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3015   }
3016
3017   return 0;
3018 }
3019
3020 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
3021   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3022
3023   // Handle the integer div common cases
3024   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3025     return Common;
3026
3027   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3028     // X udiv C^2 -> X >> C
3029     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
3030     // if so, convert to a right shift.
3031     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
3032       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
3033             ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
3034
3035     // X udiv C, where C >= signbit
3036     if (C->getValue().isNegative()) {
3037       Value *IC = Builder->CreateICmpULT( Op0, C);
3038       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
3039                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
3040     }
3041   }
3042
3043   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
3044   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
3045     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3046         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3047       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
3048       if (C1.isPowerOf2()) {
3049         Value *N = RHSI->getOperand(1);
3050         const Type *NTy = N->getType();
3051         if (uint32_t C2 = C1.logBase2())
3052           N = Builder->CreateAdd(N, ConstantInt::get(NTy, C2), "tmp");
3053         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
3054       }
3055     }
3056   }
3057   
3058   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
3059   // where C1&C2 are powers of two.
3060   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
3061     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3062       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
3063         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
3064         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
3065           // Compute the shift amounts
3066           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
3067           // Construct the "on true" case of the select
3068           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
3069           Value *TSI = Builder->CreateLShr(Op0, TC, SI->getName()+".t");
3070   
3071           // Construct the "on false" case of the select
3072           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
3073           Value *FSI = Builder->CreateLShr(Op0, FC, SI->getName()+".f");
3074
3075           // construct the select instruction and return it.
3076           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
3077         }
3078       }
3079   return 0;
3080 }
3081
3082 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
3083   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3084
3085   // Handle the integer div common cases
3086   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3087     return Common;
3088
3089   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3090     // sdiv X, -1 == -X
3091     if (RHS->isAllOnesValue())
3092       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
3093
3094     // sdiv X, C  -->  ashr X, log2(C)
3095     if (cast<SDivOperator>(&I)->isExact() &&
3096         RHS->getValue().isNonNegative() &&
3097         RHS->getValue().isPowerOf2()) {
3098       Value *ShAmt = llvm::ConstantInt::get(RHS->getType(),
3099                                             RHS->getValue().exactLogBase2());
3100       return BinaryOperator::CreateAShr(Op0, ShAmt, I.getName());
3101     }
3102
3103     // -X/C  -->  X/-C  provided the negation doesn't overflow.
3104     if (SubOperator *Sub = dyn_cast<SubOperator>(Op0))
3105       if (isa<Constant>(Sub->getOperand(0)) &&
3106           cast<Constant>(Sub->getOperand(0))->isNullValue() &&
3107           Sub->hasNoSignedWrap())
3108         return BinaryOperator::CreateSDiv(Sub->getOperand(1),
3109                                           ConstantExpr::getNeg(RHS));
3110   }
3111
3112   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3113   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
3114   if (I.getType()->isInteger()) {
3115     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3116     if (MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3117       if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask)) {
3118         // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
3119         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3120       }
3121       ConstantInt *ShiftedInt;
3122       if (match(Op1, m_Shl(m_ConstantInt(ShiftedInt), m_Value())) &&
3123           ShiftedInt->getValue().isPowerOf2()) {
3124         // X sdiv (1 << Y) -> X udiv (1 << Y) ( -> X u>> Y)
3125         // Safe because the only negative value (1 << Y) can take on is
3126         // INT_MIN, and X sdiv INT_MIN == X udiv INT_MIN == 0 if X doesn't have
3127         // the sign bit set.
3128         return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3129       }
3130     }
3131   }
3132   
3133   return 0;
3134 }
3135
3136 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3137   return commonDivTransforms(I);
3138 }
3139
3140 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3141 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3142 /// is used by the visitors to those instructions.
3143 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3144 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3145   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3146
3147   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3148     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3149       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3150     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3151   }
3152   if (isa<UndefValue>(Op1))
3153     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3154
3155   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3156   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
3157     return &I;
3158
3159   return 0;
3160 }
3161
3162 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3163 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3164 /// remainder instructions.
3165 /// @brief Common integer remainder transforms
3166 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3167   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3168
3169   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3170     return common;
3171
3172   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3173   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3174     if (LHS->isNullValue())
3175       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3176
3177   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3178     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3179     if (RHS->equalsInt(0))
3180       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3181     
3182     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3183       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3184
3185     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3186       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3187         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3188           return R;
3189       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3190         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3191           return NV;
3192       }
3193
3194       // See if we can fold away this rem instruction.
3195       if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
3196         return &I;
3197     }
3198   }
3199
3200   return 0;
3201 }
3202
3203 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3204   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3205
3206   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3207     return common;
3208   
3209   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3210     // X urem C^2 -> X and C
3211     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3212     // if so, convert to a bitwise and.
3213     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3214       if (C->getValue().isPowerOf2())
3215         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3216   }
3217
3218   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3219     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3220     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3221         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3222       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3223         Constant *N1 = Constant::getAllOnesValue(I.getType());
3224         Value *Add = Builder->CreateAdd(RHSI, N1, "tmp");
3225         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3226       }
3227     }
3228   }
3229
3230   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3231   // where C1&C2 are powers of two.
3232   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3233     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3234       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3235         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3236         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3237             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3238           Value *TrueAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(STO),
3239                                               SI->getName()+".t");
3240           Value *FalseAnd = Builder->CreateAnd(Op0, SubOne(SFO),
3241                                                SI->getName()+".f");
3242           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3243         }
3244       }
3245   }
3246   
3247   return 0;
3248 }
3249
3250 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3251   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3252
3253   // Handle the integer rem common cases
3254   if (Instruction *Common = commonIRemTransforms(I))
3255     return Common;
3256   
3257   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3258     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3259         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3260          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3261       // X % -Y -> X % Y
3262       Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
3263       I.setOperand(1, RHSNeg);
3264       return &I;
3265     }
3266
3267   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3268   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3269   if (I.getType()->isInteger()) {
3270     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3271     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3272       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3273       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3274     }
3275   }
3276
3277   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
3278   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3279     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
3280
3281     bool hasNegative = false;
3282     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
3283       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
3284         if (RHS->getValue().isNegative())
3285           hasNegative = true;
3286
3287     if (hasNegative) {
3288       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
3289       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
3290         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
3291           if (RHS->getValue().isNegative())
3292             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
3293           else
3294             Elts[i] = RHS;
3295         }
3296       }
3297
3298       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
3299       if (NewRHSV != RHSV) {
3300         Worklist.AddValue(I.getOperand(1));
3301         I.setOperand(1, NewRHSV);
3302         return &I;
3303       }
3304     }
3305   }
3306
3307   return 0;
3308 }
3309
3310 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3311   return commonRemTransforms(I);
3312 }
3313
3314 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3315 // constant.
3316 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3317   return CI->getValue().isPowerOf2();
3318 }
3319
3320 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3321 // This is the same as lowones(~X).
3322 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3323   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3324 }
3325
3326 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3327 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3328 ///
3329 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3330 ///
3331 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3332 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3333 ///
3334 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3335 ///   0  A > B
3336 ///   1  A == B
3337 ///   2  A < B
3338 ///
3339 /// <=>  Value  Definition
3340 /// 000     0   Always false
3341 /// 001     1   A >  B
3342 /// 010     2   A == B
3343 /// 011     3   A >= B
3344 /// 100     4   A <  B
3345 /// 101     5   A != B
3346 /// 110     6   A <= B
3347 /// 111     7   Always true
3348 ///  
3349 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3350   switch (ICI->getPredicate()) {
3351     // False -> 0
3352   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3353   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3354   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3355   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3356   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3357   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3358   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3359   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3360   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3361   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3362     // True -> 7
3363   default:
3364     llvm_unreachable("Invalid ICmp predicate!");
3365     return 0;
3366   }
3367 }
3368
3369 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3370 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3371 /// predicate by reference.
3372 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3373   isOrdered = false;
3374   switch (CC) {
3375   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3376   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3377   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3378   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3379   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3380   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3381   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3382   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3383   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3384   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3385   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3386   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3387   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3388   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3389     // True -> 7
3390   default:
3391     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3392     llvm_unreachable("Unexpected FCmp predicate!");
3393     return 0;
3394   }
3395 }
3396
3397 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3398 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3399 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3400 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3401 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS,
3402                            LLVMContext *Context) {
3403   switch (code) {
3404   default: llvm_unreachable("Illegal ICmp code!");
3405   case  0: return ConstantInt::getFalse(*Context);
3406   case  1: 
3407     if (sign)
3408       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3409     else
3410       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3411   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3412   case  3: 
3413     if (sign)
3414       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3415     else
3416       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3417   case  4: 
3418     if (sign)
3419       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3420     else
3421       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3422   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3423   case  6: 
3424     if (sign)
3425       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3426     else
3427       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3428   case  7: return ConstantInt::getTrue(*Context);
3429   }
3430 }
3431
3432 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3433 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3434 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3435 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3436                            Value *LHS, Value *RHS, LLVMContext *Context) {
3437   switch (code) {
3438   default: llvm_unreachable("Illegal FCmp code!");
3439   case  0:
3440     if (isordered)
3441       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3442     else
3443       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3444   case  1: 
3445     if (isordered)
3446       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3447     else
3448       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3449   case  2: 
3450     if (isordered)
3451       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3452     else
3453       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3454   case  3: 
3455     if (isordered)
3456       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3457     else
3458       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3459   case  4: 
3460     if (isordered)
3461       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3462     else
3463       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3464   case  5: 
3465     if (isordered)
3466       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3467     else
3468       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3469   case  6: 
3470     if (isordered)
3471       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3472     else
3473       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3474   case  7: return ConstantInt::getTrue(*Context);
3475   }
3476 }
3477
3478 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3479 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3480 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3481   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3482          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3483          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3484 }
3485
3486 namespace { 
3487 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3488 struct FoldICmpLogical {
3489   InstCombiner &IC;
3490   Value *LHS, *RHS;
3491   ICmpInst::Predicate pred;
3492   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3493     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3494       pred(ICI->getPredicate()) {}
3495   bool shouldApply(Value *V) const {
3496     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3497       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3498         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3499                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3500     return false;
3501   }
3502   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3503     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3504     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3505       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3506       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3507     }
3508
3509     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3510     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3511     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3512     unsigned Code;
3513     switch (Log.getOpcode()) {
3514     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3515     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3516     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3517     default: llvm_unreachable("Illegal logical opcode!"); return 0;
3518     }
3519
3520     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3521                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3522       
3523     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS, IC.getContext());
3524     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3525       return I;
3526     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3527     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3528   }
3529 };
3530 } // end anonymous namespace
3531
3532 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3533 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3534 // guaranteed to be a binary operator.
3535 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3536                                     ConstantInt *OpRHS,
3537                                     ConstantInt *AndRHS,
3538                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3539   Value *X = Op->getOperand(0);
3540   Constant *Together = 0;
3541   if (!Op->isShift())
3542     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
3543
3544   switch (Op->getOpcode()) {
3545   case Instruction::Xor:
3546     if (Op->hasOneUse()) {
3547       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3548       Value *And = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
3549       And->takeName(Op);
3550       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3551     }
3552     break;
3553   case Instruction::Or:
3554     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3555       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3556
3557     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3558       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3559       Value *Or = Builder->CreateOr(X, Together);
3560       Or->takeName(Op);
3561       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3562     }
3563     break;
3564   case Instruction::Add:
3565     if (Op->hasOneUse()) {
3566       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3567       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3568       // single bit constant.
3569       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3570
3571       // If there is only one bit set...
3572       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3573         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3574         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3575         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3576         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3577
3578         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3579         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3580           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3581           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3582           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3583           // no effect.
3584           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3585             TheAnd.setOperand(0, X);
3586             return &TheAnd;
3587           } else {
3588             // Pull the XOR out of the AND.
3589             Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(X, AndRHS);
3590             NewAnd->takeName(Op);
3591             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3592           }
3593         }
3594       }
3595     }
3596     break;
3597
3598   case Instruction::Shl: {
3599     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3600     // the anded constant includes them, clear them now!
3601     //
3602     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3603     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3604     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3605     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShlMask);
3606
3607     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3608     // Masking out bits that the shift already masks
3609       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3610     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3611       TheAnd.setOperand(1, CI);
3612       return &TheAnd;
3613     }
3614     break;
3615   }
3616   case Instruction::LShr:
3617   {
3618     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3619     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3620     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3621     //
3622     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3623     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3624     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3625     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShrMask);
3626
3627     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3628     // Masking out bits that the shift already masks.
3629       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3630     } else if (CI != AndRHS) {
3631       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3632       return &TheAnd;
3633     }
3634     break;
3635   }
3636   case Instruction::AShr:
3637     // Signed shr.
3638     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3639     // with an and.
3640     if (Op->hasOneUse()) {
3641       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3642       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3643       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3644       Constant *C = ConstantInt::get(*Context, AndRHS->getValue() & ShrMask);
3645       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3646         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3647         // Make the argument unsigned.
3648         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3649         ShVal = Builder->CreateLShr(ShVal, OpRHS, Op->getName());
3650         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3651       }
3652     }
3653     break;
3654   }
3655   return 0;
3656 }
3657
3658
3659 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3660 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3661 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3662 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3663 /// insert new instructions.
3664 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3665                                            bool isSigned, bool Inside, 
3666                                            Instruction &IB) {
3667   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3668             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3669          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3670     
3671   if (Inside) {
3672     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3673       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3674
3675     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3676     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3677       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3678         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3679       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3680     }
3681
3682     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3683     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3684     Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3685     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3686     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3687   }
3688
3689   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3690     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3691
3692   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3693   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3694   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3695     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3696         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3697     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3698   }
3699
3700   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3701   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3702   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3703   Value *Add = Builder->CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3704   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3705   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3706 }
3707
3708 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3709 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3710 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3711 // not, since all 1s are not contiguous.
3712 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3713   const APInt& V = Val->getValue();
3714   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3715   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3716
3717   // look for the first zero bit after the run of ones
3718   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3719   // look for the first non-zero bit
3720   ME = V.getActiveBits(); 
3721   return true;
3722 }
3723
3724 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3725 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3726 /// the following xforms:
3727 /// 
3728 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3729 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3730 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3731 ///
3732 /// return (A +/- B).
3733 ///
3734 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3735                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3736                                         Instruction &I) {
3737   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3738   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3739       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3740
3741   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3742
3743   switch (LHSI->getOpcode()) {
3744   default: return 0;
3745   case Instruction::And:
3746     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
3747       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3748       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3749            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3750           Mask->getValue().getBitWidth())
3751         break;
3752
3753       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3754       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3755       // is all N is, ignore it.
3756       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3757       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3758         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3759         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3760         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3761           break;
3762       }
3763     }
3764     return 0;
3765   case Instruction::Or:
3766   case Instruction::Xor:
3767     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3768     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3769          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3770         && ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
3771       break;
3772     return 0;
3773   }
3774   
3775   if (isSub)
3776     return Builder->CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3777   return Builder->CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3778 }
3779
3780 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3781 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3782                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3783   Value *Val, *Val2;
3784   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3785   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3786   
3787   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3788   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
3789                          m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3790       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
3791                          m_ConstantInt(RHSCst))))
3792     return 0;
3793   
3794   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3795   // where C is a power of 2
3796   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3797       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3798     Value *NewOr = Builder->CreateOr(Val, Val2);
3799     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3800   }
3801   
3802   // From here on, we only handle:
3803   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3804   if (Val != Val2) return 0;
3805   
3806   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3807   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3808       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3809       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3810       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3811     return 0;
3812   
3813   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3814   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3815     return 0;
3816     
3817   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3818   bool ShouldSwap;
3819   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3820       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3821        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3822     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3823   else
3824     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3825     
3826   if (ShouldSwap) {
3827     std::swap(LHS, RHS);
3828     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3829     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3830   }
3831
3832   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3833   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3834   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3835   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3836   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3837   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3838   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3839
3840   switch (LHSCC) {
3841   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3842   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3843     switch (RHSCC) {
3844     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3845     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3846     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3847     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3848       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
3849     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3850     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3851     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3852       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3853     }
3854   case ICmpInst::ICMP_NE:
3855     switch (RHSCC) {
3856     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3857     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3858       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3859         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3860       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3861     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3862       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3863         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3864       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3865     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3866     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3867     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3868       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3869     case ICmpInst::ICMP_NE:
3870       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3871         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3872         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
3873         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3874                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3875       }
3876       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3877     }
3878     break;
3879   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3880     switch (RHSCC) {
3881     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3882     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3883     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3884       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
3885     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3886       break;
3887     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3888     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3889       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3890     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3891       break;
3892     }
3893     break;
3894   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3895     switch (RHSCC) {
3896     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3897     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3898     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3899       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
3900     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3901       break;
3902     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3903     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3904       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3905     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3906       break;
3907     }
3908     break;
3909   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3910     switch (RHSCC) {
3911     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3912     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3913     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3914       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3915     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3916       break;
3917     case ICmpInst::ICMP_NE:
3918       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3919         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3920       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3921     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3922       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
3923                              RHSCst, false, true, I);
3924     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3925       break;
3926     }
3927     break;
3928   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3929     switch (RHSCC) {
3930     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
3931     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3932     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3933       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3934     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3935       break;
3936     case ICmpInst::ICMP_NE:
3937       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3938         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3939       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3940     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3941       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst),
3942                              RHSCst, true, true, I);
3943     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3944       break;
3945     }
3946     break;
3947   }
3948  
3949   return 0;
3950 }
3951
3952 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
3953                                           FCmpInst *RHS) {
3954   
3955   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3956       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
3957     // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3958     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3959       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3960         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3961         // false.
3962         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3963           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
3964         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
3965                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
3966       }
3967     
3968     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
3969     // "fcmp ord x,x" is "fcmp ord x, 0".
3970     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
3971         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
3972       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD,
3973                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
3974     return 0;
3975   }
3976   
3977   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
3978   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
3979   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
3980   
3981   
3982   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
3983     // Swap RHS operands to match LHS.
3984     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
3985     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
3986   }
3987   
3988   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
3989     // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
3990     if (Op0CC == Op1CC)
3991       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
3992     
3993     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
3994       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
3995     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
3996       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3997     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
3998       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3999     
4000     bool Op0Ordered;
4001     bool Op1Ordered;
4002     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4003     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4004     if (Op1Pred == 0) {
4005       std::swap(LHS, RHS);
4006       std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4007       std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4008     }
4009     if (Op0Pred == 0) {
4010       // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4011       // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4012       if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4013         return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4014       
4015       // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4016       // uno && ord -> false
4017       if (!Op0Ordered)
4018         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
4019       // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4020       return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4021                                             Op0LHS, Op0RHS, Context));
4022     }
4023   }
4024
4025   return 0;
4026 }
4027
4028
4029 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
4030   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4031   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4032
4033   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
4034     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4035
4036   // and X, X = X
4037   if (Op0 == Op1)
4038     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4039
4040   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4041   // purpose is to compute bits we don't care about.
4042   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4043     return &I;
4044   if (isa<VectorType>(I.getType())) {
4045     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4046       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
4047         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
4048     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4049       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
4050     }
4051   }
4052
4053   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4054     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
4055     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
4056
4057     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
4058     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
4059       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
4060       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
4061       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
4062       switch (Op0I->getOpcode()) {
4063       case Instruction::Xor:
4064       case Instruction::Or:
4065         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
4066         if (Op0I->hasOneUse()) {
4067           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
4068             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
4069             Value *NewRHS = Builder->CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
4070                                                Op0RHS->getName()+".masked");
4071             return BinaryOperator::Create(
4072                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
4073           }
4074           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
4075               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
4076             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
4077             Value *NewLHS = Builder->CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
4078                                                Op0LHS->getName()+".masked");
4079             return BinaryOperator::Create(
4080                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
4081           }
4082         }
4083
4084         break;
4085       case Instruction::Add:
4086         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4087         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4088         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4089         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
4090           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4091         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
4092           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
4093         break;
4094
4095       case Instruction::Sub:
4096         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
4097         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4098         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
4099         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
4100           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
4101
4102         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
4103         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
4104         if (Op0I->hasOneUse()) {
4105           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
4106           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
4107           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
4108
4109           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
4110           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
4111               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
4112             Value *NewNeg = Builder->CreateNeg(Op0RHS);
4113             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
4114           }
4115         }
4116         break;
4117
4118       case Instruction::Shl:
4119       case Instruction::LShr:
4120         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
4121         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
4122         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
4123           Value *NewICmp =
4124             Builder->CreateICmpEQ(Op0RHS, Constant::getNullValue(I.getType()));
4125           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
4126         }
4127         break;
4128       }
4129
4130       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4131         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
4132           return Res;
4133     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4134       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
4135       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
4136       // frequently occurs for bitfield accesses.
4137       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
4138         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
4139             CastOp->getNumOperands() == 2)
4140           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
4141             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
4142               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
4143               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
4144               // This will fold the two constants together, which may allow 
4145               // other simplifications.
4146               Value *NewCast = Builder->CreateTruncOrBitCast(
4147                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
4148                 CastOp->getName()+".shrunk");
4149               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
4150               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4151               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
4152               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
4153             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
4154               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
4155               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
4156               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
4157               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)
4158                 // trunc(C1)&C2
4159                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
4160             }
4161           }
4162       }
4163     }
4164
4165     // Try to fold constant and into select arguments.
4166     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4167       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4168         return R;
4169     if (isa<PHINode>(Op0))
4170       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4171         return NV;
4172   }
4173
4174   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
4175   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
4176
4177   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
4178     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4179
4180   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
4181   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4182     Value *Or = Builder->CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
4183                                   I.getName()+".demorgan");
4184     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
4185   }
4186   
4187   {
4188     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
4189     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4190       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
4191         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4192     
4193       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
4194       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4195         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4196           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4197       }
4198     }
4199     
4200     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4201       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
4202         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4203
4204       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
4205       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
4206         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
4207           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4208       }
4209     }
4210     
4211     if (Op0->hasOneUse() &&
4212         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4213       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4214         I.swapOperands();     // Simplify below
4215         std::swap(Op0, Op1);
4216       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4217         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4218         I.swapOperands();     // Simplify below
4219         std::swap(Op0, Op1);
4220       }
4221     }
4222
4223     if (Op1->hasOneUse() &&
4224         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4225       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4226         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4227         std::swap(A, B);
4228       }
4229       if (A == Op0)                                // A&(A^B) -> A & ~B
4230         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(B, "tmp"));
4231     }
4232
4233     // (A&((~A)|B)) -> A&B
4234     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
4235         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
4236       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
4237     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
4238         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
4239       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
4240   }
4241   
4242   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4243     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4244     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4245       return R;
4246
4247     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4248       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
4249         return Res;
4250   }
4251
4252   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4253   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4254     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4255       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4256         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4257         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
4258             SrcTy->isIntOrIntVector() &&
4259             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4260             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4261                               I.getType(), TD) &&
4262             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4263                               I.getType(), TD)) {
4264           Value *NewOp = Builder->CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4265                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
4266           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4267         }
4268       }
4269     
4270   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4271   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4272     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4273       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4274           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4275           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4276         Value *NewOp =
4277           Builder->CreateAnd(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
4278                              SI0->getName());
4279         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4280                                       SI1->getOperand(1));
4281       }
4282   }
4283
4284   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4285   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4286     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
4287       if (Instruction *Res = FoldAndOfFCmps(I, LHS, RHS))
4288         return Res;
4289   }
4290
4291   return Changed ? &I : 0;
4292 }
4293
4294 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4295 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4296 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4297 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4298 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4299 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4300 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4301 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4302 /// match.
4303 ///
4304 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4305 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4306 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4307 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4308 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4309 /// byte of ByteValues is actually being set.
4310 ///
4311 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4312 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4313 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4314 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4315 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4316 ///
4317 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4318                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4319   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4320     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4321     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4322       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4323                                ByteValues) ||
4324              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4325                                ByteValues);
4326     }
4327   
4328     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4329     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4330     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4331       unsigned ShAmt = 
4332         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4333       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4334       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4335         return true;
4336
4337       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4338       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4339         // X << 2 -> collect(X, +2)
4340         OverallLeftShift += ByteShift;
4341         ByteMask >>= ByteShift;
4342       } else {
4343         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4344         OverallLeftShift -= ByteShift;
4345         ByteMask <<= ByteShift;
4346         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4347       }
4348
4349       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4350       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4351
4352       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4353                                ByteValues);
4354     }
4355
4356     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4357     // corresponding bytes in ByteMask.
4358     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4359         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4360       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4361       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4362       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4363       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4364       
4365       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4366         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4367         // the and mask is.
4368         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4369           continue;
4370         
4371         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4372         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4373         if (MaskB == 0) {
4374           ByteMask &= ~(1U << i);
4375           continue;
4376         }
4377         
4378         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4379         if (MaskB != Byte)
4380           return true;
4381
4382         // Otherwise, this byte is kept.
4383       }
4384
4385       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4386                                ByteValues);
4387     }
4388   }
4389   
4390   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4391   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4392   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4393   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4394   // their ultimate destination.
4395   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4396   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4397   
4398   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4399   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4400   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4401   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4402   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4403   // low part, it must be shifted left.
4404   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4405   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4406     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4407       return true;
4408   } else {
4409     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4410       return true;
4411   }
4412   
4413   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4414   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4415   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4416     return true;
4417   ByteValues[DestByteNo] = V;
4418   return false;
4419 }
4420
4421 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4422 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4423 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4424   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4425   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4426       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4427       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4428     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4429   
4430   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4431   /// defines each byte.
4432   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4433   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4434     
4435   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4436   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4437   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4438     return 0;
4439   
4440   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4441   Value *V = ByteValues[0];
4442   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4443   
4444   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4445   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4446     if (ByteValues[i] != V)
4447       return 0;
4448   const Type *Tys[] = { ITy };
4449   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4450   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4451   return CallInst::Create(F, V);
4452 }
4453
4454 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4455 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4456 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4457 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4458                                          Value *C, Value *D,
4459                                          LLVMContext *Context) {
4460   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4461   Value *Cond = 0;
4462   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
4463     return 0;
4464
4465   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4466   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4467     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4468   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4469     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4470   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4471   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4472     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4473   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4474     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4475   return 0;
4476 }
4477
4478 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4479 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4480                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4481   Value *Val, *Val2;
4482   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4483   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4484   
4485   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4486   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val),
4487              m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4488       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2),
4489              m_ConstantInt(RHSCst))))
4490     return 0;
4491   
4492   // From here on, we only handle:
4493   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4494   if (Val != Val2) return 0;
4495   
4496   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4497   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4498       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4499       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4500       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4501     return 0;
4502   
4503   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4504   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4505     return 0;
4506   
4507   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4508   bool ShouldSwap;
4509   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4510       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4511        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4512     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4513   else
4514     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4515   
4516   if (ShouldSwap) {
4517     std::swap(LHS, RHS);
4518     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4519     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4520   }
4521   
4522   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4523   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4524   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4525   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4526   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4527   // equal.
4528   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4529
4530   switch (LHSCC) {
4531   default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4532   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4533     switch (RHSCC) {
4534     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4535     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4536       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {
4537         // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4538         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4539         Value *Add = Builder->CreateAdd(Val, AddCST, Val->getName()+".off");
4540         AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4541         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4542       }
4543       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4544     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4545     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4546       break;
4547     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4548     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4549     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4550       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4551     }
4552     break;
4553   case ICmpInst::ICMP_NE:
4554     switch (RHSCC) {
4555     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4556     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4557     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4558     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4559       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4560     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4561     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4562     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4563       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4564     }
4565     break;
4566   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4567     switch (RHSCC) {
4568     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4569     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4570       break;
4571     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4572       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4573       // this can cause overflow.
4574       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4575         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4576       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
4577                              false, false, I);
4578     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4579       break;
4580     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4581     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4582       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4583     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4584       break;
4585     }
4586     break;
4587   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4588     switch (RHSCC) {
4589     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4590     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4591       break;
4592     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4593       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4594       // this can cause overflow.
4595       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4596         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4597       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst),
4598                              true, false, I);
4599     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4600       break;
4601     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4602     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4603       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4604     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4605       break;
4606     }
4607     break;
4608   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4609     switch (RHSCC) {
4610     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4611     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4612     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4613       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4614     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4615       break;
4616     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4617     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4618       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4619     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4620       break;
4621     }
4622     break;
4623   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4624     switch (RHSCC) {
4625     default: llvm_unreachable("Unknown integer condition code!");
4626     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4627     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4628       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4629     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4630       break;
4631     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4632     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4633       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4634     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4635       break;
4636     }
4637     break;
4638   }
4639   return 0;
4640 }
4641
4642 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfFCmps(Instruction &I, FCmpInst *LHS,
4643                                          FCmpInst *RHS) {
4644   if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4645       RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4646       LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4647     if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4648       if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4649         // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4650         // true.
4651         if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4652           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4653         
4654         // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4655         // rest.
4656         return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
4657                             LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4658       }
4659     
4660     // Handle vector zeros.  This occurs because the canonical form of
4661     // "fcmp uno x,x" is "fcmp uno x, 0".
4662     if (isa<ConstantAggregateZero>(LHS->getOperand(1)) &&
4663         isa<ConstantAggregateZero>(RHS->getOperand(1)))
4664       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO,
4665                           LHS->getOperand(0), RHS->getOperand(0));
4666     
4667     return 0;
4668   }
4669   
4670   Value *Op0LHS = LHS->getOperand(0), *Op0RHS = LHS->getOperand(1);
4671   Value *Op1LHS = RHS->getOperand(0), *Op1RHS = RHS->getOperand(1);
4672   FCmpInst::Predicate Op0CC = LHS->getPredicate(), Op1CC = RHS->getPredicate();
4673   
4674   if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4675     // Swap RHS operands to match LHS.
4676     Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4677     std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4678   }
4679   if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4680     // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4681     if (Op0CC == Op1CC)
4682       return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC,
4683                           Op0LHS, Op0RHS);
4684     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE || Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4685       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
4686     if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4687       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4688     if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4689       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4690     bool Op0Ordered;
4691     bool Op1Ordered;
4692     unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4693     unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4694     if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4695       // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4696       // or'ed predicates.
4697       Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4698                                Op0LHS, Op0RHS, Context);
4699       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4700         return I;
4701       // Otherwise, it's a constant boolean value...
4702       return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4703     }
4704   }
4705   return 0;
4706 }
4707
4708 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
4709 ///
4710 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
4711 ///
4712 /// into:
4713 /// 
4714 ///     (A & C1) | B
4715 ///
4716 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
4717 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
4718                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
4719   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4720   if (!CI1) return 0;
4721
4722   Value *V1 = 0;
4723   ConstantInt *CI2 = 0;
4724   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
4725
4726   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
4727   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
4728
4729   if (V1 == A || V1 == B) {
4730     Value *NewOp = Builder->CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1);
4731     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
4732   }
4733
4734   return 0;
4735 }
4736
4737 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4738   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4739   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4740
4741   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4742     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4743
4744   // or X, X = X
4745   if (Op0 == Op1)
4746     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4747
4748   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4749   // purpose is to compute bits we don't care about.
4750   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
4751     return &I;
4752   if (isa<VectorType>(I.getType())) {
4753     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4754       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4755     } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4756       if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4757         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4758     }
4759   }
4760
4761   // or X, -1 == -1
4762   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4763     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4764     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4765     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
4766         isOnlyUse(Op0)) {
4767       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
4768       Or->takeName(Op0);
4769       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4770                ConstantInt::get(*Context, RHS->getValue() | C1->getValue()));
4771     }
4772
4773     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4774     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) &&
4775         isOnlyUse(Op0)) {
4776       Value *Or = Builder->CreateOr(X, RHS);
4777       Or->takeName(Op0);
4778       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4779                  ConstantInt::get(*Context, C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4780     }
4781
4782     // Try to fold constant and into select arguments.
4783     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4784       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4785         return R;
4786     if (isa<PHINode>(Op0))
4787       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4788         return NV;
4789   }
4790
4791   Value *A = 0, *B = 0;
4792   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4793
4794   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4795     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4796       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4797   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4798     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4799       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4800
4801   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4802   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4803   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4804       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4805       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4806        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4807     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4808       return BSwap;
4809   }
4810   
4811   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4812   if (Op0->hasOneUse() &&
4813       match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4814       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4815     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op1);
4816     NOr->takeName(Op0);
4817     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4818   }
4819
4820   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4821   if (Op1->hasOneUse() &&
4822       match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4823       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4824     Value *NOr = Builder->CreateOr(A, Op0);
4825     NOr->takeName(Op0);
4826     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4827   }
4828
4829   // (A & C)|(B & D)
4830   Value *C = 0, *D = 0;
4831   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4832       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4833     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4834     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4835     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4836     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4837       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4838       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4839       // replace with V+N.
4840       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4841         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4842             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4843           // Add commutes, try both ways.
4844           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4845             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4846           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4847             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4848         }
4849         // Or commutes, try both ways.
4850         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4851             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4852           // Add commutes, try both ways.
4853           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4854             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4855           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4856             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4857         }
4858       }
4859       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4860     }
4861     
4862     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4863     // terms for V1 & (V2|V3).
4864     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4865       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4866         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4867       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4868         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4869       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4870         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4871       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4872         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4873       
4874       if (V1) {
4875         Value *Or = Builder->CreateOr(V2, V3, "tmp");
4876         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4877       }
4878     }
4879
4880     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4881     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D, Context))
4882       return Match;
4883     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C, Context))
4884       return Match;
4885     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D, Context))
4886       return Match;
4887     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C, Context))
4888       return Match;
4889
4890     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
4891     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
4892          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
4893       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
4894     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
4895     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
4896          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
4897       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
4898     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
4899     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
4900          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
4901       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4902     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
4903     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
4904          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
4905       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
4906   }
4907   
4908   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4909   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4910     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4911       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4912           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4913           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4914         Value *NewOp = Builder->CreateOr(SI0->getOperand(0), SI1->getOperand(0),
4915                                          SI0->getName());
4916         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4917                                       SI1->getOperand(1));
4918       }
4919   }
4920
4921   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
4922   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4923       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4924     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
4925     if (Ret) return Ret;
4926   }
4927   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
4928   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4929       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4930     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
4931     if (Ret) return Ret;
4932   }
4933
4934   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4935     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4936       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4937   } else {
4938     A = 0;
4939   }
4940   // Note, A is still live here!
4941   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4942     if (Op0 == B)
4943       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4944
4945     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4946     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4947       Value *And = Builder->CreateAnd(A, B, I.getName()+".demorgan");
4948       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4949     }
4950   }
4951
4952   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4953   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4954     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4955       return R;
4956
4957     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4958       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4959         return Res;
4960   }
4961     
4962   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4963   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4964     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4965       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4966         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4967             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4968           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4969           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() &&
4970               SrcTy->isIntOrIntVector() &&
4971               // Only do this if the casts both really cause code to be
4972               // generated.
4973               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4974                                 I.getType(), TD) &&
4975               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4976                                 I.getType(), TD)) {
4977             Value *NewOp = Builder->CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4978                                              Op1C->getOperand(0), I.getName());
4979             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4980           }
4981         }
4982       }
4983   }
4984   
4985     
4986   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4987   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4988     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1)))
4989       if (Instruction *Res = FoldOrOfFCmps(I, LHS, RHS))
4990         return Res;
4991   }
4992
4993   return Changed ? &I : 0;
4994 }
4995
4996 namespace {
4997
4998 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4999 struct XorSelf {
5000   Value *RHS;
5001   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
5002   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
5003   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
5004     return &Xor;
5005   }
5006 };
5007
5008 }
5009
5010 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
5011   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
5012   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5013
5014   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5015     if (isa<UndefValue>(Op0))
5016       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
5017       // idiom (misuse).
5018       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5019     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
5020   }
5021
5022   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
5023   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
5024     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
5025     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5026   }
5027   
5028   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5029   // purpose is to compute bits we don't care about.
5030   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
5031     return &I;
5032   if (isa<VectorType>(I.getType()))
5033     if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
5034       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
5035
5036   // Is this a ~ operation?
5037   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
5038     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
5039     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
5040     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
5041       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
5042           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5043         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
5044         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
5045           Value *NotY =
5046             Builder->CreateNot(Op0I->getOperand(1),
5047                                Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
5048           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
5049             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
5050           return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
5051         }
5052       }
5053     }
5054   }
5055   
5056   
5057   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5058     if (RHS == ConstantInt::getTrue(*Context) && Op0->hasOneUse()) {
5059       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
5060       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
5061         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
5062                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
5063
5064       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
5065         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
5066                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
5067     }
5068
5069     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
5070     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5071       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
5072         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
5073           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
5074           if ((Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) &&
5075               (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, 
5076                                             ConstantInt::getTrue(*Context),
5077                                             Op0C->getDestTy()))) {
5078             CI->setPredicate(CI->getInversePredicate());
5079             return CastInst::Create(Opcode, CI, Op0C->getType());
5080           }
5081         }
5082       }
5083     }
5084
5085     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5086       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
5087       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
5088         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
5089           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
5090           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
5091                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5092           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
5093         }
5094           
5095       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5096         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5097           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
5098           if (RHS->isAllOnesValue()) {
5099             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
5100             return BinaryOperator::CreateSub(
5101                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
5102                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
5103                                       Op0I->getOperand(0));
5104           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
5105             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
5106             Constant *C = ConstantInt::get(*Context,
5107                                            RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
5108             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
5109
5110           }
5111         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
5112           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
5113           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
5114             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
5115             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
5116             // NewRHS.
5117             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
5118             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
5119                                        ConstantExpr::getNot(CommonBits));
5120             Worklist.Add(Op0I);
5121             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
5122             I.setOperand(1, NewRHS);
5123             return &I;
5124           }
5125         }
5126       }
5127     }
5128
5129     // Try to fold constant and into select arguments.
5130     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5131       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5132         return R;
5133     if (isa<PHINode>(Op0))
5134       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5135         return NV;
5136   }
5137
5138   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
5139     if (X == Op1)
5140       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5141
5142   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
5143     if (X == Op0)
5144       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
5145
5146   
5147   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
5148   if (Op1I) {
5149     Value *A, *B;
5150     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5151       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
5152         Op1I->swapOperands();
5153         I.swapOperands();
5154         std::swap(Op0, Op1);
5155       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
5156         I.swapOperands();     // Simplified below.
5157         std::swap(Op0, Op1);
5158       }
5159     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
5160       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
5161     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
5162       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
5163     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5164                Op1I->hasOneUse()){
5165       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
5166         Op1I->swapOperands();
5167         std::swap(A, B);
5168       }
5169       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
5170         I.swapOperands();     // Simplified below.
5171         std::swap(Op0, Op1);
5172       }
5173     }
5174   }
5175   
5176   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5177   if (Op0I) {
5178     Value *A, *B;
5179     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5180         Op0I->hasOneUse()) {
5181       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
5182         std::swap(A, B);
5183       if (B == Op1)                                  // (A|B)^B == A & ~B
5184         return BinaryOperator::CreateAnd(A, Builder->CreateNot(Op1, "tmp"));
5185     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
5186       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
5187     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
5188       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
5189     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5190                Op0I->hasOneUse()){
5191       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5192         std::swap(A, B);
5193       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5194           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5195         return BinaryOperator::CreateAnd(Builder->CreateNot(A, "tmp"), Op1);
5196       }
5197     }
5198   }
5199   
5200   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5201   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5202       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5203       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5204       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5205     Value *NewOp =
5206       Builder->CreateXor(Op0I->getOperand(0), Op1I->getOperand(0),
5207                          Op0I->getName());
5208     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5209                                   Op1I->getOperand(1));
5210   }
5211     
5212   if (Op0I && Op1I) {
5213     Value *A, *B, *C, *D;
5214     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5215     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5216         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5217       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5218         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5219     }
5220     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5221     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5222         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5223       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5224         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5225     }
5226     
5227     // (A & B)^(C & D)
5228     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5229         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5230         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5231       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5232       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5233       if (A == C)
5234         X = A, Y = B, Z = D;
5235       else if (A == D)
5236         X = A, Y = B, Z = C;
5237       else if (B == C)
5238         X = B, Y = A, Z = D;
5239       else if (B == D)
5240         X = B, Y = A, Z = C;
5241       
5242       if (X) {
5243         Value *NewOp = Builder->CreateXor(Y, Z, Op0->getName());
5244         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5245       }
5246     }
5247   }
5248     
5249   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5250   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5251     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5252       return R;
5253
5254   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5255   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5256     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5257       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5258         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5259         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5260             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5261             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5262                               I.getType(), TD) &&
5263             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5264                               I.getType(), TD)) {
5265           Value *NewOp = Builder->CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5266                                             Op1C->getOperand(0), I.getName());
5267           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5268         }
5269       }
5270   }
5271
5272   return Changed ? &I : 0;
5273 }
5274
5275 static ConstantInt *ExtractElement(Constant *V, Constant *Idx,
5276                                    LLVMContext *Context) {
5277   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getExtractElement(V, Idx));
5278 }
5279
5280 static bool HasAddOverflow(ConstantInt *Result,
5281                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
5282                            bool IsSigned) {
5283   if (IsSigned)
5284     if (In2->getValue().isNegative())
5285       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5286     else
5287       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5288   else
5289     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5290 }
5291
5292 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5293 /// overflowed for this type.
5294 static bool AddWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
5295                             Constant *In2, LLVMContext *Context,
5296                             bool IsSigned = false) {
5297   Result = ConstantExpr::getAdd(In1, In2);
5298
5299   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
5300     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
5301       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i);
5302       if (HasAddOverflow(ExtractElement(Result, Idx, Context),
5303                          ExtractElement(In1, Idx, Context),
5304                          ExtractElement(In2, Idx, Context),
5305                          IsSigned))
5306         return true;
5307     }
5308     return false;
5309   }
5310
5311   return HasAddOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
5312                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
5313                         IsSigned);
5314 }
5315
5316 static bool HasSubOverflow(ConstantInt *Result,
5317                            ConstantInt *In1, ConstantInt *In2,
5318                            bool IsSigned) {
5319   if (IsSigned)
5320     if (In2->getValue().isNegative())
5321       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5322     else
5323       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5324   else
5325     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5326 }
5327
5328 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5329 /// overflowed for this type.
5330 static bool SubWithOverflow(Constant *&Result, Constant *In1,
5331                             Constant *In2, LLVMContext *Context,
5332                             bool IsSigned = false) {
5333   Result = ConstantExpr::getSub(In1, In2);
5334
5335   if (const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(In1->getType())) {
5336     for (unsigned i = 0, e = VTy->getNumElements(); i != e; ++i) {
5337       Constant *Idx = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i);
5338       if (HasSubOverflow(ExtractElement(Result, Idx, Context),
5339                          ExtractElement(In1, Idx, Context),
5340                          ExtractElement(In2, Idx, Context),
5341                          IsSigned))
5342         return true;
5343     }
5344     return false;
5345   }
5346
5347   return HasSubOverflow(cast<ConstantInt>(Result),
5348                         cast<ConstantInt>(In1), cast<ConstantInt>(In2),
5349                         IsSigned);
5350 }
5351
5352 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5353 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5354 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5355 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5356   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
5357   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5358   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(I.getContext());
5359   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5360
5361   // Build a mask for high order bits.
5362   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5363   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5364
5365   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5366        ++i, ++GTI) {
5367     Value *Op = *i;
5368     uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5369     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5370       if (OpC->isZero()) continue;
5371       
5372       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5373       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5374         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5375         
5376         Result = IC.Builder->CreateAdd(Result,
5377                                        ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5378                                        GEP->getName()+".offs");
5379         continue;
5380       }
5381       
5382       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5383       Constant *OC =
5384               ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5385       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5386       // Emit an add instruction.
5387       Result = IC.Builder->CreateAdd(Result, Scale, GEP->getName()+".offs");
5388       continue;
5389     }
5390     // Convert to correct type.
5391     if (Op->getType() != IntPtrTy)
5392       Op = IC.Builder->CreateIntCast(Op, IntPtrTy, true, Op->getName()+".c");
5393     if (Size != 1) {
5394       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5395       // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5396       Op = IC.Builder->CreateMul(Op, Scale, GEP->getName()+".idx");
5397     }
5398
5399     // Emit an add instruction.
5400     Result = IC.Builder->CreateAdd(Op, Result, GEP->getName()+".offs");
5401   }
5402   return Result;
5403 }
5404
5405
5406 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return a value that can be used to compare
5407 /// the *offset* implied by a GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we
5408 /// want to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can
5409 /// be complex, and scales are involved.  The above expression would also be
5410 /// legal to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).
5411 /// This later form is less amenable to optimization though, and we are allowed
5412 /// to generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5413 ///
5414 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5415 /// 
5416 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5417                                           InstCombiner &IC) {
5418   TargetData &TD = *IC.getTargetData();
5419   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5420
5421   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5422   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5423   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5424   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5425   // because the expression will cross zero at the same point.
5426   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5427   int64_t Offset = 0;
5428   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5429     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5430       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5431       if (CI->isZero()) continue;
5432
5433       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5434       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5435         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5436       } else {
5437         uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
5438         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5439       }
5440     } else {
5441       // Found our variable index.
5442       break;
5443     }
5444   }
5445   
5446   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5447   // evaluate it the general way.
5448   if (i == e) return 0;
5449   
5450   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5451   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5452   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5453   uint64_t VariableScale = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
5454   
5455   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5456   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5457     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5458     if (!CI) return 0;
5459    
5460     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5461     if (CI->isZero()) continue;
5462     
5463     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5464     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5465       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5466     } else {
5467       uint64_t Size = TD.getTypeAllocSize(GTI.getIndexedType());
5468       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5469     }
5470   }
5471   
5472   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5473   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5474   // the index.
5475   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5476   if (Offset == 0) {
5477     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5478     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5479     // computation crosses zero.
5480     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5481       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, 
5482                                   TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext()),
5483                                   VariableIdx->getName(), &I);
5484     return VariableIdx;
5485   }
5486   
5487   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5488   // the pointer size, so get it.
5489   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5490   
5491   Offset &= PtrSizeMask;
5492   VariableScale &= PtrSizeMask;
5493
5494   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5495   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5496   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5497   // multiple of the variable scale.
5498   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5499   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5500     return 0;
5501
5502   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5503   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType(VariableIdx->getContext());
5504   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5505     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5506                                               true /*SExt*/, 
5507                                               VariableIdx->getName(), &I);
5508   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5509   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5510 }
5511
5512
5513 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5514 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5515 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(GEPOperator *GEPLHS, Value *RHS,
5516                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5517                                        Instruction &I) {
5518   // Look through bitcasts.
5519   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5520     RHS = BCI->getOperand(0);
5521
5522   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5523   if (TD && PtrBase == RHS && GEPLHS->isInBounds()) {
5524     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5525     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5526     // know pointers can't overflow since the gep is inbounds.  See if we can
5527     // output an optimized form.
5528     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5529     
5530     // If not, synthesize the offset the hard way.
5531     if (Offset == 0)
5532       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5533     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5534                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5535   } else if (GEPOperator *GEPRHS = dyn_cast<GEPOperator>(RHS)) {
5536     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5537     // compare the base pointer.
5538     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5539       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5540       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5541                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5542       if (IndicesTheSame)
5543         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5544           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5545             IndicesTheSame = false;
5546             break;
5547           }
5548
5549       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5550       if (IndicesTheSame)
5551         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond),
5552                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5553
5554       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5555       // different, bail out.
5556       return 0;
5557     }
5558
5559     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5560     bool AllZeros = true;
5561     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5562       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5563           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5564         AllZeros = false;
5565         break;
5566       }
5567     if (AllZeros)
5568       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5569                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5570
5571     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5572     AllZeros = true;
5573     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5574       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5575           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5576         AllZeros = false;
5577         break;
5578       }
5579     if (AllZeros)
5580       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5581
5582     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5583       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5584       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5585       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5586       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5587         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5588           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5589                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5590             // Irreconcilable differences.
5591             NumDifferences = 2;
5592             break;
5593           } else {
5594             if (NumDifferences++) break;
5595             DiffOperand = i;
5596           }
5597         }
5598
5599       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5600         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5601                                    ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
5602                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5603
5604       else if (NumDifferences == 1) {
5605         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5606         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5607         // Make sure we do a signed comparison here.
5608         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5609       }
5610     }
5611
5612     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5613     // the result to fold to a constant!
5614     if (TD &&
5615         (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5616         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5617       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5618       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5619       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5620       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5621     }
5622   }
5623   return 0;
5624 }
5625
5626 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5627 ///
5628 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5629                                                 Instruction *LHSI,
5630                                                 Constant *RHSC) {
5631   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5632   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5633   
5634   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5635   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5636   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5637   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5638   
5639   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5640   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5641   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5642   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits();
5643   
5644   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5645   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5646   if (LHSUnsigned)
5647     ++InputSize;
5648   
5649   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5650   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5651     return 0;
5652   
5653   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5654   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5655   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5656   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5657   
5658   ICmpInst::Predicate Pred;
5659   switch (I.getPredicate()) {
5660   default: llvm_unreachable("Unexpected predicate!");
5661   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5662   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5663     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5664     break;
5665   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5666   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5667     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5668     break;
5669   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5670   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5671     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5672     break;
5673   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5674   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5675     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5676     break;
5677   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5678   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5679     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5680     break;
5681   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5682   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5683     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5684     break;
5685   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5686     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5687   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5688     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5689   }
5690   
5691   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5692   
5693   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5694   
5695   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5696   // comparing an i8 to 300.0.
5697   unsigned IntWidth = IntTy->getScalarSizeInBits();
5698   
5699   if (!LHSUnsigned) {
5700     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5701     // and large values.
5702     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5703     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5704                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5705     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5706       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5707           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5708         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5709       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5710     }
5711   } else {
5712     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5713     // +INF and large values.
5714     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5715     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5716                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5717     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5718       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5719           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5720         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5721       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5722     }
5723   }
5724   
5725   if (!LHSUnsigned) {
5726     // See if the RHS value is < SignedMin.
5727     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5728     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5729                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5730     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5731       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5732           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5733         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5734       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5735     }
5736   }
5737
5738   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5739   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5740   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5741   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5742   Constant *RHSInt = LHSUnsigned
5743     ? ConstantExpr::getFPToUI(RHSC, IntTy)
5744     : ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5745   if (!RHS.isZero()) {
5746     bool Equal = LHSUnsigned
5747       ? ConstantExpr::getUIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC
5748       : ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) == RHSC;
5749     if (!Equal) {
5750       // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust
5751       // the compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards
5752       // zero at this point.
5753       switch (Pred) {
5754       default: llvm_unreachable("Unexpected integer comparison!");
5755       case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5756         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5757       case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5758         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5759       case ICmpInst::ICMP_ULE:
5760         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5761         // (float)int <= -4.4  --> false
5762         if (RHS.isNegative())
5763           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5764         break;
5765       case ICmpInst::ICMP_SLE:
5766         // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5767         // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5768         if (RHS.isNegative())
5769           Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5770         break;
5771       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5772         // (float)int < -4.4   --> false
5773         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5774         if (RHS.isNegative())
5775           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5776         Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5777         break;
5778       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5779         // (float)int < -4.4   --> int < -4
5780         // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5781         if (!RHS.isNegative())
5782           Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5783         break;
5784       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5785         // (float)int > 4.4    --> int > 4
5786         // (float)int > -4.4   --> true
5787         if (RHS.isNegative())
5788           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5789         break;
5790       case ICmpInst::ICMP_SGT:
5791         // (float)int > 4.4    --> int > 4
5792         // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5793         if (RHS.isNegative())
5794           Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5795         break;
5796       case ICmpInst::ICMP_UGE:
5797         // (float)int >= -4.4   --> true
5798         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5799         if (!RHS.isNegative())
5800           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5801         Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5802         break;
5803       case ICmpInst::ICMP_SGE:
5804         // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5805         // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5806         if (!RHS.isNegative())
5807           Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5808         break;
5809       }
5810     }
5811   }
5812
5813   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5814   // comparison.
5815   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5816 }
5817
5818 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5819   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5820   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5821
5822   // Fold trivial predicates.
5823   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5824     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
5825   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5826     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5827   
5828   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5829   if (Op0 == Op1) {
5830     switch (I.getPredicate()) {
5831     default: llvm_unreachable("Unknown predicate!");
5832     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5833     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5834     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5835       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
5836     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5837     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5838     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5839       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(), 0));
5840       
5841     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5842     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5843     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5844     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5845       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5846       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5847       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5848       return &I;
5849       
5850     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5851     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5852     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5853     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5854       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5855       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5856       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5857       return &I;
5858     }
5859   }
5860     
5861   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5862     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
5863
5864   // Handle fcmp with constant RHS
5865   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5866     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5867     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5868       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5869         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5870           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
5871         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5872                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5873         // True if unordered.
5874         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
5875       }
5876     }
5877     
5878     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5879       switch (LHSI->getOpcode()) {
5880       case Instruction::PHI:
5881         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5882         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5883         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5884         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5885           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
5886             return NV;
5887         break;
5888       case Instruction::SIToFP:
5889       case Instruction::UIToFP:
5890         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5891           return NV;
5892         break;
5893       case Instruction::Select:
5894         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5895         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5896         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5897         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5898         if (LHSI->hasOneUse()) {
5899           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5900             // Fold the known value into the constant operand.
5901             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5902             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5903             Op2 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(),
5904                                       LHSI->getOperand(2), RHSC, I.getName());
5905           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5906             // Fold the known value into the constant operand.
5907             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5908             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5909             Op1 = Builder->CreateFCmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
5910                                       RHSC, I.getName());
5911           }
5912         }
5913
5914         if (Op1)
5915           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5916         break;
5917       }
5918   }
5919
5920   return Changed ? &I : 0;
5921 }
5922
5923 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5924   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5925   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5926   const Type *Ty = Op0->getType();
5927
5928   // icmp X, X
5929   if (Op0 == Op1)
5930     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(I.getType(),
5931                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5932
5933   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5934     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
5935   
5936   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5937   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5938   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) || 
5939        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5940       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) || 
5941        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5942     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), 
5943                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5944
5945   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5946   if (Ty == Type::getInt1Ty(*Context)) {
5947     switch (I.getPredicate()) {
5948     default: llvm_unreachable("Invalid icmp instruction!");
5949     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5950       Value *Xor = Builder->CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5951       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5952     }
5953     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5954       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5955
5956     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5957       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5958       // FALL THROUGH
5959     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5960       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5961       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5962     }
5963     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5964       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5965       // FALL THROUGH
5966     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5967       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5968       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5969     }
5970     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5971       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5972       // FALL THROUGH
5973     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5974       Value *Not = Builder->CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5975       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5976     }
5977     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5978       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5979       // FALL THROUGH
5980     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5981       Value *Not = Builder->CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5982       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5983     }
5984     }
5985   }
5986
5987   unsigned BitWidth = 0;
5988   if (TD)
5989     BitWidth = TD->getTypeSizeInBits(Ty->getScalarType());
5990   else if (Ty->isIntOrIntVector())
5991     BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
5992
5993   bool isSignBit = false;
5994
5995   // See if we are doing a comparison with a constant.
5996   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5997     Value *A = 0, *B = 0;
5998     
5999     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
6000     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
6001         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6002       // (icmp cond A B) if cond is equality
6003       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6004     }
6005     
6006     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
6007     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
6008     // them being folded in the code below.
6009     switch (I.getPredicate()) {
6010     default: break;
6011     case ICmpInst::ICMP_ULE:
6012       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
6013         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6014       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0,
6015                           AddOne(CI));
6016     case ICmpInst::ICMP_SLE:
6017       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
6018         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6019       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
6020                           AddOne(CI));
6021     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6022       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
6023         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6024       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Op0,
6025                           SubOne(CI));
6026     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6027       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
6028         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6029       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
6030                           SubOne(CI));
6031     }
6032     
6033     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
6034     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
6035     bool UnusedBit;
6036     isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
6037   }
6038
6039   // See if we can fold the comparison based on range information we can get
6040   // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
6041   if (BitWidth != 0) {
6042     APInt Op0KnownZero(BitWidth, 0), Op0KnownOne(BitWidth, 0);
6043     APInt Op1KnownZero(BitWidth, 0), Op1KnownOne(BitWidth, 0);
6044
6045     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(0),
6046                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
6047                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
6048                              Op0KnownZero, Op0KnownOne, 0))
6049       return &I;
6050     if (SimplifyDemandedBits(I.getOperandUse(1),
6051                              APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
6052                              Op1KnownZero, Op1KnownOne, 0))
6053       return &I;
6054
6055     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
6056     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
6057     // EQ and NE we use unsigned values.
6058     APInt Op0Min(BitWidth, 0), Op0Max(BitWidth, 0);
6059     APInt Op1Min(BitWidth, 0), Op1Max(BitWidth, 0);
6060     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
6061       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
6062                                              Op0Min, Op0Max);
6063       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
6064                                              Op1Min, Op1Max);
6065     } else {
6066       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op0KnownZero, Op0KnownOne,
6067                                                Op0Min, Op0Max);
6068       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Op1KnownZero, Op1KnownOne,
6069                                                Op1Min, Op1Max);
6070     }
6071
6072     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
6073     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
6074     // that code below can assume that Min != Max.
6075     if (!isa<Constant>(Op0) && Op0Min == Op0Max)
6076       return new ICmpInst(I.getPredicate(),
6077                           ConstantInt::get(*Context, Op0Min), Op1);
6078     if (!isa<Constant>(Op1) && Op1Min == Op1Max)
6079       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0,
6080                           ConstantInt::get(*Context, Op1Min));
6081
6082     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
6083     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
6084     switch (I.getPredicate()) {
6085     default: llvm_unreachable("Unknown icmp opcode!");
6086     case ICmpInst::ICMP_EQ:
6087       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
6088         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6089       break;
6090     case ICmpInst::ICMP_NE:
6091       if (Op0Max.ult(Op1Min) || Op0Min.ugt(Op1Max))
6092         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6093       break;
6094     case ICmpInst::ICMP_ULT:
6095       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A <u B -> true if max(A) < min(B)
6096         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6097       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A <u B -> false if min(A) >= max(B)
6098         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6099       if (Op1Min == Op0Max)            // A <u B -> A != B if max(A) == min(B)
6100         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6101       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6102         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <u C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
6103           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6104                               SubOne(CI));
6105
6106         // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
6107         if (CI->isMinValue(true))
6108           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
6109                            Constant::getAllOnesValue(Op0->getType()));
6110       }
6111       break;
6112     case ICmpInst::ICMP_UGT:
6113       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A >u B -> true if min(A) > max(B)
6114         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6115       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A >u B -> false if max(A) <= max(B)
6116         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6117
6118       if (Op1Max == Op0Min)            // A >u B -> A != B if min(A) == max(B)
6119         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6120       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6121         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >u C -> A == C+1 if max(a)-1 == C
6122           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6123                               AddOne(CI));
6124
6125         // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
6126         if (CI->isMaxValue(true))
6127           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
6128                               Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6129       }
6130       break;
6131     case ICmpInst::ICMP_SLT:
6132       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A <s B -> true if max(A) < min(C)
6133         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6134       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A <s B -> false if min(A) >= max(C)
6135         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6136       if (Op1Min == Op0Max)            // A <s B -> A != B if max(A) == min(B)
6137         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6138       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6139         if (Op1Max == Op0Min+1)        // A <s C -> A == C-1 if min(A)+1 == C
6140           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6141                               SubOne(CI));
6142       }
6143       break;
6144     case ICmpInst::ICMP_SGT:
6145       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A >s B -> true if min(A) > max(B)
6146         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6147       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A >s B -> false if max(A) <= min(B)
6148         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6149
6150       if (Op1Max == Op0Min)            // A >s B -> A != B if min(A) == max(B)
6151         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
6152       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6153         if (Op1Min == Op0Max-1)        // A >s C -> A == C+1 if max(A)-1 == C
6154           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0,
6155                               AddOne(CI));
6156       }
6157       break;
6158     case ICmpInst::ICMP_SGE:
6159       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SGE with ConstantInt not folded!");
6160       if (Op0Min.sge(Op1Max))          // A >=s B -> true if min(A) >= max(B)
6161         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6162       if (Op0Max.slt(Op1Min))          // A >=s B -> false if max(A) < min(B)
6163         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6164       break;
6165     case ICmpInst::ICMP_SLE:
6166       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_SLE with ConstantInt not folded!");
6167       if (Op0Max.sle(Op1Min))          // A <=s B -> true if max(A) <= min(B)
6168         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6169       if (Op0Min.sgt(Op1Max))          // A <=s B -> false if min(A) > max(B)
6170         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6171       break;
6172     case ICmpInst::ICMP_UGE:
6173       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_UGE with ConstantInt not folded!");
6174       if (Op0Min.uge(Op1Max))          // A >=u B -> true if min(A) >= max(B)
6175         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6176       if (Op0Max.ult(Op1Min))          // A >=u B -> false if max(A) < min(B)
6177         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6178       break;
6179     case ICmpInst::ICMP_ULE:
6180       assert(!isa<ConstantInt>(Op1) && "ICMP_ULE with ConstantInt not folded!");
6181       if (Op0Max.ule(Op1Min))          // A <=u B -> true if max(A) <= min(B)
6182         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue(*Context));
6183       if (Op0Min.ugt(Op1Max))          // A <=u B -> false if min(A) > max(B)
6184         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse(*Context));
6185       break;
6186     }
6187
6188     // Turn a signed comparison into an unsigned one if both operands
6189     // are known to have the same sign.
6190     if (I.isSignedPredicate() &&
6191         ((Op0KnownZero.isNegative() && Op1KnownZero.isNegative()) ||
6192          (Op0KnownOne.isNegative() && Op1KnownOne.isNegative())))
6193       return new ICmpInst(I.getUnsignedPredicate(), Op0, Op1);
6194   }
6195
6196   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
6197   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
6198   // any other folding. This helps out other analyses which understand
6199   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
6200   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
6201   // operands has at least one user besides the compare (the select),
6202   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
6203   if (I.hasOneUse())
6204     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
6205       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
6206           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
6207         return 0;
6208
6209   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
6210   // can be folded into the comparison.
6211   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6212     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
6213     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
6214     // instruction can be folded into the icmp 
6215     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6216       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
6217         return Res;
6218   }
6219
6220   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
6221   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6222     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
6223       switch (LHSI->getOpcode()) {
6224       case Instruction::GetElementPtr:
6225         if (RHSC->isNullValue()) {
6226           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
6227           bool isAllZeros = true;
6228           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
6229             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
6230                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
6231               isAllZeros = false;
6232               break;
6233             }
6234           if (isAllZeros)
6235             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6236                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
6237         }
6238         break;
6239
6240       case Instruction::PHI:
6241         // Only fold icmp into the PHI if the phi and icmp are in the same
6242         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
6243         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
6244         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
6245           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I, true))
6246             return NV;
6247         break;
6248       case Instruction::Select: {
6249         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
6250         // comparison into the select arms, which will cause one to be
6251         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
6252         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
6253         if (LHSI->hasOneUse()) {
6254           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
6255             // Fold the known value into the constant operand.
6256             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6257             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6258             Op2 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(2),
6259                                       RHSC, I.getName());
6260           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
6261             // Fold the known value into the constant operand.
6262             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6263             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6264             Op1 = Builder->CreateICmp(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(1),
6265                                       RHSC, I.getName());
6266           }
6267         }
6268
6269         if (Op1)
6270           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6271         break;
6272       }
6273       case Instruction::Malloc:
6274         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6275         // can assume it is successful and remove the malloc.
6276         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6277           Worklist.Add(LHSI);
6278           return ReplaceInstUsesWith(I,
6279                                      ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
6280                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
6281         }
6282         break;
6283       case Instruction::Call:
6284         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6285         // can assume it is successful and remove the malloc.
6286         if (isMalloc(LHSI) && LHSI->hasOneUse() &&
6287             isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6288           Worklist.Add(LHSI);
6289           return ReplaceInstUsesWith(I,
6290                                      ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
6291                                                       !I.isTrueWhenEqual()));
6292         }
6293         break;
6294       }
6295   }
6296
6297   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6298   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op0))
6299     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6300       return NI;
6301   if (GEPOperator *GEP = dyn_cast<GEPOperator>(Op1))
6302     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6303                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6304       return NI;
6305
6306   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6307   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6308   // now.
6309   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6310     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6311         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6312       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6313       // operand, where it can often be eliminated completely.
6314       Op0 = CI->getOperand(0);
6315
6316       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6317       // so eliminate it as well.
6318       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6319         Op1 = CI2->getOperand(0);
6320
6321       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6322       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6323         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6324           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6325         } else {
6326           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6327           Op1 = Builder->CreateBitCast(Op1, Op0->getType());
6328         }
6329       }
6330       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6331     }
6332   }
6333   
6334   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6335     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6336     // This comes up when you have code like
6337     //   int X = A < B;
6338     //   if (X) ...
6339     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6340     // with a constant or another cast from the same type.
6341     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6342       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6343         return R;
6344   }
6345   
6346   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6347   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6348     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6349       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6350           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1)) {
6351         switch (Op0I->getOpcode()) {
6352         default: break;
6353         case Instruction::Add:
6354         case Instruction::Sub:
6355         case Instruction::Xor:
6356           if (I.isEquality())    // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6357             return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6358                                 Op1I->getOperand(0));
6359           // icmp u/s (a ^ signbit), (b ^ signbit) --> icmp s/u a, b
6360           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6361             if (CI->getValue().isSignBit()) {
6362               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSignedPredicate()
6363                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6364                                              : I.getSignedPredicate();
6365               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6366                                   Op1I->getOperand(0));
6367             }
6368             
6369             if (CI->getValue().isMaxSignedValue()) {
6370               ICmpInst::Predicate Pred = I.isSignedPredicate()
6371                                              ? I.getUnsignedPredicate()
6372                                              : I.getSignedPredicate();
6373               Pred = I.getSwappedPredicate(Pred);
6374               return new ICmpInst(Pred, Op0I->getOperand(0),
6375                                   Op1I->getOperand(0));
6376             }
6377           }
6378           break;
6379         case Instruction::Mul:
6380           if (!I.isEquality())
6381             break;
6382
6383           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6384             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6385             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6386             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6387               const APInt &AP = CI->getValue();
6388               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(*Context, 
6389                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6390                                                            AP.getBitWidth() -
6391                                                       AP.countTrailingZeros()));
6392               Value *And1 = Builder->CreateAnd(Op0I->getOperand(0), Mask);
6393               Value *And2 = Builder->CreateAnd(Op1I->getOperand(0), Mask);
6394               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6395             }
6396           }
6397           break;
6398         }
6399       }
6400     }
6401   }
6402   
6403   // ~x < ~y --> y < x
6404   { Value *A, *B;
6405     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6406         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6407       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6408   }
6409   
6410   if (I.isEquality()) {
6411     Value *A, *B, *C, *D;
6412     
6413     // -x == -y --> x == y
6414     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6415         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6416       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6417     
6418     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6419       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6420         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6421         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6422                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6423       }
6424
6425       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6426         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6427         ConstantInt *C1, *C2;
6428         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6429             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6430           Constant *NC = 
6431                    ConstantInt::get(*Context, C1->getValue() ^ C2->getValue());
6432           Value *Xor = Builder->CreateXor(C, NC, "tmp");
6433           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, Xor);
6434         }
6435         
6436         // A^B == A^D -> B == D
6437         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6438         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6439         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6440         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6441       }
6442     }
6443     
6444     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6445         (A == Op0 || B == Op0)) {
6446       // A == (A^B)  ->  B == 0
6447       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6448       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6449                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6450     }
6451
6452     // (A-B) == A  ->  B == 0
6453     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6454       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6455                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6456
6457     // A == (A-B)  ->  B == 0
6458     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6459       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6460                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6461     
6462     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6463     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6464         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6465         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6466       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6467       
6468       if (A == C) {
6469         X = B; Y = D; Z = A;
6470       } else if (A == D) {
6471         X = B; Y = C; Z = A;
6472       } else if (B == C) {
6473         X = A; Y = D; Z = B;
6474       } else if (B == D) {
6475         X = A; Y = C; Z = B;
6476       }
6477       
6478       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6479         Op1 = Builder->CreateXor(X, Y, "tmp");
6480         Op1 = Builder->CreateAnd(Op1, Z, "tmp");
6481         I.setOperand(0, Op1);
6482         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6483         return &I;
6484       }
6485     }
6486   }
6487   return Changed ? &I : 0;
6488 }
6489
6490
6491 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6492 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6493 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6494                                           ConstantInt *DivRHS) {
6495   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6496   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6497   
6498   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6499   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6500   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6501   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6502   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6503   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6504   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6505   // if it finds it. 
6506   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6507   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6508     return 0;
6509   if (DivRHS->isZero())
6510     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6511   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6512     return 0; // The overflow computation also screws up here
6513   if (DivRHS->isOne())
6514     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6515               // with INT_MIN.
6516
6517   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6518   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6519   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6520   // instead of computing a divide. 
6521   Constant *Prod = ConstantExpr::getMul(CmpRHS, DivRHS);
6522
6523   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6524   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6525   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6526   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6527                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6528
6529   // Get the ICmp opcode
6530   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6531
6532   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6533   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6534   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6535   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6536   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6537   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6538   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6539   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6540   Constant *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6541   
6542   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6543     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6544     LoBound = Prod;
6545     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6546     if (!HiOverflow)
6547       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, Context, false);
6548   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6549     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6550       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6551       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6552       HiBound = DivRHS;
6553     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6554       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6555       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6556       if (!HiOverflow)
6557         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, Context, true);
6558     } else {                       // (X / pos) op neg
6559       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6560       HiBound = AddOne(Prod);
6561       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6562       if (!LoOverflow) {
6563         ConstantInt* DivNeg =
6564                          cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6565         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg, Context,
6566                                      true) ? -1 : 0;
6567        }
6568     }
6569   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6570     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6571       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6572       LoBound = AddOne(DivRHS);
6573       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6574       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6575         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6576         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6577       }
6578     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6579       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6580       HiBound = AddOne(Prod);
6581       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6582       if (!LoOverflow)
6583         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound,
6584                                      DivRHS, Context, true) ? -1 : 0;
6585     } else {                       // (X / neg) op neg
6586       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6587       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6588       if (!HiOverflow)
6589         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, Context, true);
6590     }
6591     
6592     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6593     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6594   }
6595
6596   Value *X = DivI->getOperand(0);
6597   switch (Pred) {
6598   default: llvm_unreachable("Unhandled icmp opcode!");
6599   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6600     if (LoOverflow && HiOverflow)
6601       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6602     else if (HiOverflow)
6603       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
6604                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6605     else if (LoOverflow)
6606       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
6607                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6608     else
6609       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6610   case ICmpInst::ICMP_NE:
6611     if (LoOverflow && HiOverflow)
6612       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6613     else if (HiOverflow)
6614       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT :
6615                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6616     else if (LoOverflow)
6617       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE :
6618                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6619     else
6620       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6621   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6622   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6623     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6624       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6625     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6626       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6627     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6628   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6629   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6630     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6631       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6632     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6633       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6634     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6635       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6636     else
6637       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6638   }
6639 }
6640
6641
6642 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6643 ///
6644 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6645                                                           Instruction *LHSI,
6646                                                           ConstantInt *RHS) {
6647   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6648   
6649   switch (LHSI->getOpcode()) {
6650   case Instruction::Trunc:
6651     if (ICI.isEquality() && LHSI->hasOneUse()) {
6652       // Simplify icmp eq (trunc x to i8), 42 -> icmp eq x, 42|highbits if all
6653       // of the high bits truncated out of x are known.
6654       unsigned DstBits = LHSI->getType()->getPrimitiveSizeInBits(),
6655              SrcBits = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6656       APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(SrcBits, SrcBits-DstBits));
6657       APInt KnownZero(SrcBits, 0), KnownOne(SrcBits, 0);
6658       ComputeMaskedBits(LHSI->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne);
6659       
6660       // If all the high bits are known, we can do this xform.
6661       if ((KnownZero|KnownOne).countLeadingOnes() >= SrcBits-DstBits) {
6662         // Pull in the high bits from known-ones set.
6663         APInt NewRHS(RHS->getValue());
6664         NewRHS.zext(SrcBits);
6665         NewRHS |= KnownOne;
6666         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6667                             ConstantInt::get(*Context, NewRHS));
6668       }
6669     }
6670     break;
6671       
6672   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6673     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6674       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6675       // fold the xor.
6676       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6677           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6678         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6679         
6680         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6681         // the operation, just stop using the Xor.
6682         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6683           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6684           Worklist.Add(LHSI);
6685           return &ICI;
6686         }
6687         
6688         // Was the old condition true if the operand is positive?
6689         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6690         
6691         // If so, the new one isn't.
6692         isTrueIfPositive ^= true;
6693         
6694         if (isTrueIfPositive)
6695           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal,
6696                               SubOne(RHS));
6697         else
6698           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal,
6699                               AddOne(RHS));
6700       }
6701
6702       if (LHSI->hasOneUse()) {
6703         // (icmp u/s (xor A SignBit), C) -> (icmp s/u A, (xor C SignBit))
6704         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isSignBit()) {
6705           const APInt &SignBit = XorCST->getValue();
6706           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSignedPredicate()
6707                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6708                                          : ICI.getSignedPredicate();
6709           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6710                               ConstantInt::get(*Context, RHSV ^ SignBit));
6711         }
6712
6713         // (icmp u/s (xor A ~SignBit), C) -> (icmp s/u (xor C ~SignBit), A)
6714         if (!ICI.isEquality() && XorCST->getValue().isMaxSignedValue()) {
6715           const APInt &NotSignBit = XorCST->getValue();
6716           ICmpInst::Predicate Pred = ICI.isSignedPredicate()
6717                                          ? ICI.getUnsignedPredicate()
6718                                          : ICI.getSignedPredicate();
6719           Pred = ICI.getSwappedPredicate(Pred);
6720           return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0),
6721                               ConstantInt::get(*Context, RHSV ^ NotSignBit));
6722         }
6723       }
6724     }
6725     break;
6726   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6727     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6728         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6729       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6730       
6731       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6732       // and/compare to be the input width without changing the value
6733       // produced, eliminating a cast.
6734       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6735         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6736         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6737         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6738         // bit would not work.
6739         if (Cast->hasOneUse() &&
6740             (ICI.isEquality() ||
6741              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6742           uint32_t BitWidth = 
6743             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6744           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6745           NewCST.zext(BitWidth);
6746           APInt NewCI = RHSV;
6747           NewCI.zext(BitWidth);
6748           Value *NewAnd = 
6749             Builder->CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6750                            ConstantInt::get(*Context, NewCST), LHSI->getName());
6751           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6752                               ConstantInt::get(*Context, NewCI));
6753         }
6754       }
6755       
6756       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6757       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6758       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6759       // access.
6760       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6761       if (Shift && !Shift->isShift())
6762         Shift = 0;
6763       
6764       ConstantInt *ShAmt;
6765       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6766       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6767       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6768       
6769       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6770       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6771       // rights, as they sign-extend.
6772       if (ShAmt) {
6773         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6774         if (!CanFold) {
6775           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6776           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6777           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6778           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6779           
6780           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6781           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6782                AndCST->getValue()) == 0)
6783             CanFold = true;
6784         }
6785         
6786         if (CanFold) {
6787           Constant *NewCst;
6788           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6789             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6790           else
6791             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6792           
6793           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6794           // compared.
6795           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(),
6796                                        NewCst, ShAmt) != RHS) {
6797             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6798             // As a special case, check to see if this means that the
6799             // result is always true or false now.
6800             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6801               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
6802             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6803               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
6804           } else {
6805             ICI.setOperand(1, NewCst);
6806             Constant *NewAndCST;
6807             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6808               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6809             else
6810               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6811             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6812             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6813             Worklist.Add(Shift); // Shift is dead.
6814             return &ICI;
6815           }
6816         }
6817       }
6818       
6819       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6820       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6821       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6822       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6823           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6824           !isa<Constant>(Shift->getOperand(0))) {
6825         // Compute C << Y.
6826         Value *NS;
6827         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6828           NS = Builder->CreateShl(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
6829         } else {
6830           // Insert a logical shift.
6831           NS = Builder->CreateLShr(AndCST, Shift->getOperand(1), "tmp");
6832         }
6833         
6834         // Compute X & (C << Y).
6835         Value *NewAnd = 
6836           Builder->CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6837         
6838         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6839         return &ICI;
6840       }
6841     }
6842     break;
6843     
6844   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6845     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6846     if (!ShAmt) break;
6847     
6848     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6849     
6850     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6851     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6852     // simplified.
6853     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6854       break;
6855     
6856     if (ICI.isEquality()) {
6857       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6858       // comparison cannot succeed.
6859       Constant *Comp =
6860         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt),
6861                                                                  ShAmt);
6862       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6863         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6864         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), IsICMP_NE);
6865         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6866       }
6867       
6868       if (LHSI->hasOneUse()) {
6869         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6870         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6871         Constant *Mask =
6872           ConstantInt::get(*Context, APInt::getLowBitsSet(TypeBits, 
6873                                                        TypeBits-ShAmtVal));
6874         
6875         Value *And =
6876           Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),Mask, LHSI->getName()+".mask");
6877         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6878                             ConstantInt::get(*Context, RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6879       }
6880     }
6881     
6882     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6883     bool TrueIfSigned = false;
6884     if (LHSI->hasOneUse() &&
6885         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6886       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6887       Constant *Mask = ConstantInt::get(*Context, APInt(TypeBits, 1) <<
6888                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6889       Value *And =
6890         Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0), Mask, LHSI->getName()+".mask");
6891       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6892                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6893     }
6894     break;
6895   }
6896     
6897   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6898   case Instruction::AShr: {
6899     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6900     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6901     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6902
6903     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6904     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6905     // simplified.
6906     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6907     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6908       break;
6909     
6910     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6911       
6912     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6913     // comparison cannot succeed.
6914     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6915     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6916       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6917     else
6918       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6919     
6920     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6921       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6922       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), IsICMP_NE);
6923       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6924     }
6925     
6926     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6927     // If so, we can compare against the unshifted value:
6928     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6929     if (LHSI->hasOneUse() &&
6930         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6931                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6932       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6933                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6934     }
6935       
6936     if (LHSI->hasOneUse()) {
6937       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6938       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6939       Constant *Mask = ConstantInt::get(*Context, Val);
6940       
6941       Value *And = Builder->CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6942                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
6943       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6944                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6945     }
6946     break;
6947   }
6948     
6949   case Instruction::SDiv:
6950   case Instruction::UDiv:
6951     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6952     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6953     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6954     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6955     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6956     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6957     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6958       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6959                                           DivRHS))
6960         return R;
6961     break;
6962
6963   case Instruction::Add:
6964     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6965
6966     if (!ICI.isEquality()) {
6967       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6968       if (!LHSC) break;
6969       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6970
6971       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6972                             .subtract(LHSV);
6973
6974       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6975         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6976           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6977                               ConstantInt::get(*Context, CR.getUpper()));
6978         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6979           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6980                               ConstantInt::get(*Context, CR.getLower()));
6981         }
6982       } else {
6983         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6984           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6985                               ConstantInt::get(*Context, CR.getUpper()));
6986         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6987           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6988                               ConstantInt::get(*Context, CR.getLower()));
6989         }
6990       }
6991     }
6992     break;
6993   }
6994   
6995   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6996   if (ICI.isEquality()) {
6997     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6998     
6999     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
7000     // the second operand is a constant, simplify a bit.
7001     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
7002       switch (BO->getOpcode()) {
7003       case Instruction::SRem:
7004         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
7005         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
7006           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
7007           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
7008             Value *NewRem =
7009               Builder->CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
7010                                   BO->getName());
7011             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem,
7012                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
7013           }
7014         }
7015         break;
7016       case Instruction::Add:
7017         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
7018         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
7019           if (BO->hasOneUse())
7020             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
7021                                 ConstantExpr::getSub(RHS, BOp1C));
7022         } else if (RHSV == 0) {
7023           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
7024           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
7025           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
7026           
7027           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
7028             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
7029           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
7030             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
7031           else if (BO->hasOneUse()) {
7032             Value *Neg = Builder->CreateNeg(BOp1);
7033             Neg->takeName(BO);
7034             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
7035           }
7036         }
7037         break;
7038       case Instruction::Xor:
7039         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
7040         // the explicit xor.
7041         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7042           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
7043                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
7044         
7045         // FALLTHROUGH
7046       case Instruction::Sub:
7047         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
7048         if (RHSV == 0)
7049           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
7050                               BO->getOperand(1));
7051         break;
7052         
7053       case Instruction::Or:
7054         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
7055         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
7056         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
7057           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
7058           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
7059             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
7060                                        ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), 
7061                                        isICMP_NE));
7062         }
7063         break;
7064         
7065       case Instruction::And:
7066         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
7067           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
7068           // comparison can never succeed!
7069           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
7070             return ReplaceInstUsesWith(ICI,
7071                                        ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context),
7072                                        isICMP_NE));
7073           
7074           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
7075           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
7076             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
7077                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
7078                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
7079           
7080           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
7081           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
7082             Value *X = BO->getOperand(0);
7083             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
7084             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
7085               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
7086             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
7087           }
7088           
7089           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
7090           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
7091             Value *X = BO->getOperand(0);
7092             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
7093             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
7094               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
7095             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
7096           }
7097         }
7098       default: break;
7099       }
7100     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
7101       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
7102       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
7103         Worklist.Add(II);
7104         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
7105         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(*Context, RHSV.byteSwap()));
7106         return &ICI;
7107       }
7108     }
7109   }
7110   return 0;
7111 }
7112
7113 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
7114 /// We only handle extending casts so far.
7115 ///
7116 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
7117   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
7118   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
7119   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
7120   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
7121   Value *RHSCIOp;
7122
7123   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
7124   // integer type is the same size as the pointer type.
7125   if (TD && LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
7126       TD->getPointerSizeInBits() ==
7127          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
7128     Value *RHSOp = 0;
7129     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
7130       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
7131     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
7132       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
7133       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
7134       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
7135         RHSOp = Builder->CreateBitCast(RHSOp, LHSCIOp->getType());
7136     }
7137
7138     if (RHSOp)
7139       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
7140   }
7141   
7142   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
7143   // Enforce this.
7144   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
7145       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
7146     return 0;
7147
7148   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
7149   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
7150
7151   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
7152     // Not an extension from the same type?
7153     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
7154     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
7155       return 0;
7156     
7157     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
7158     // and the other is a zext), then we can't handle this.
7159     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
7160       return 0;
7161
7162     // Deal with equality cases early.
7163     if (ICI.isEquality())
7164       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7165
7166     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
7167     // signed comparison.
7168     if (isSignedCmp && isSignedExt)
7169       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7170
7171     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
7172     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
7173   }
7174
7175   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
7176   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
7177   if (!CI)
7178     return 0;
7179
7180   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
7181   // reextended to DestTy.
7182   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
7183   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(),
7184                                                 Res1, DestTy);
7185
7186   // If the re-extended constant didn't change...
7187   if (Res2 == CI) {
7188     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
7189     // For example, we might have:
7190     //    %A = sext i16 %X to i32
7191     //    %B = icmp ugt i32 %A, 1330
7192     // It is incorrect to transform this into 
7193     //    %B = icmp ugt i16 %X, 1330
7194     // because %A may have negative value. 
7195     //
7196     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
7197     // signless.
7198     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
7199       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
7200     return 0;
7201   }
7202
7203   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
7204   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
7205
7206   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
7207   // point so handle the ICI.isEquality() cases
7208   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7209     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse(*Context));
7210   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7211     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue(*Context));
7212
7213   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
7214   // should have been folded away previously and not enter in here.
7215   Value *Result;
7216   if (isSignedCmp) {
7217     // We're performing a signed comparison.
7218     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
7219       Result = ConstantInt::getFalse(*Context);          // X < (small) --> false
7220     else
7221       Result = ConstantInt::getTrue(*Context);           // X < (large) --> true
7222   } else {
7223     // We're performing an unsigned comparison.
7224     if (isSignedExt) {
7225       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
7226       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
7227       Constant *NegOne = Constant::getAllOnesValue(SrcTy);
7228       Result = Builder->CreateICmpSGT(LHSCIOp, NegOne, ICI.getName());
7229     } else {
7230       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
7231       Result = ConstantInt::getTrue(*Context);
7232     }
7233   }
7234
7235   // Finally, return the value computed.
7236   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
7237       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
7238     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
7239
7240   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
7241           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
7242          "ICmp should be folded!");
7243   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
7244     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
7245   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
7246 }
7247
7248 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
7249   return commonShiftTransforms(I);
7250 }
7251
7252 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
7253   return commonShiftTransforms(I);
7254 }
7255
7256 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
7257   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
7258     return R;
7259   
7260   Value *Op0 = I.getOperand(0);
7261   
7262   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
7263   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
7264     if (CSI->isAllOnesValue())
7265       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
7266
7267   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
7268   if (MaskedValueIsZero(Op0,
7269                         APInt::getSignBit(I.getType()->getScalarSizeInBits())))
7270     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
7271
7272   // Arithmetic shifting an all-sign-bit value is a no-op.
7273   unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op0);
7274   if (NumSignBits == Op0->getType()->getScalarSizeInBits())
7275     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7276
7277   return 0;
7278 }
7279
7280 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
7281   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
7282   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
7283
7284   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
7285   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
7286   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
7287       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
7288     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7289   
7290   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
7291     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
7292       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
7293     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
7294       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7295   }
7296   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
7297     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
7298       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
7299     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
7300       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7301   }
7302
7303   // See if we can fold away this shift.
7304   if (SimplifyDemandedInstructionBits(I))
7305     return &I;
7306
7307   // Try to fold constant and into select arguments.
7308   if (isa<Constant>(Op0))
7309     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
7310       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7311         return R;
7312
7313   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
7314     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
7315       return Res;
7316   return 0;
7317 }
7318
7319 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
7320                                                BinaryOperator &I) {
7321   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
7322
7323   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
7324   // purpose is to compute bits we don't care about.
7325   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getScalarSizeInBits();
7326   
7327   // shl i32 X, 32 = 0 and srl i8 Y, 9 = 0, ... just don't eliminate
7328   // a signed shift.
7329   //
7330   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7331     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7332       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7333     else {
7334       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7335       return &I;
7336     }
7337   }
7338   
7339   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7340   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7341     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7342       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7343         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7344                                         ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7345   
7346   // Try to fold constant and into select arguments.
7347   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7348     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7349       return R;
7350   if (isa<PHINode>(Op0))
7351     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7352       return NV;
7353   
7354   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7355   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7356     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7357     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7358     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7359     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7360     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7361     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7362     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7363         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7364       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7365       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7366       // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7367       Value *NSh = Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,I.getName());
7368
7369       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7370       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7371       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7372       // other xforms later if dead.
7373       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getScalarSizeInBits();
7374       unsigned DstSize = TI->getType()->getScalarSizeInBits();
7375       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7376       
7377       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7378       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7379       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7380       // mask as appropriate.
7381       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7382         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7383       else {
7384         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7385         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7386       }
7387
7388       // shift1 & 0x00FF
7389       Value *And = Builder->CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(*Context, MaskV),
7390                                       TI->getName());
7391
7392       // Return the value truncated to the interesting size.
7393       return new TruncInst(And, I.getType());
7394     }
7395   }
7396   
7397   if (Op0->hasOneUse()) {
7398     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7399       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7400       Value *V1, *V2;
7401       ConstantInt *CC;
7402       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7403         default: break;
7404         case Instruction::Add:
7405         case Instruction::And:
7406         case Instruction::Or:
7407         case Instruction::Xor: {
7408           // These operators commute.
7409           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7410           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7411               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1),
7412                     m_Specific(Op1)))) {
7413             Value *YS =         // (Y << C)
7414               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1, Op0BO->getName());
7415             // (X + (Y << C))
7416             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7417                                             Op0BO->getOperand(1)->getName());
7418             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7419             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context,
7420                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7421           }
7422           
7423           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7424           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7425           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7426               match(Op0BOOp1, 
7427                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7428                           m_ConstantInt(CC))) &&
7429               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7430             Value *YS =   // (Y << C)
7431               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(0), Op1,
7432                                            Op0BO->getName());
7433             // X & (CC << C)
7434             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7435                                            V1->getName()+".mask");
7436             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7437           }
7438         }
7439           
7440         // FALL THROUGH.
7441         case Instruction::Sub: {
7442           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7443           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7444               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1),
7445                     m_Specific(Op1)))) {
7446             Value *YS =  // (Y << C)
7447               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
7448             // (X + (Y << C))
7449             Value *X = Builder->CreateBinOp(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7450                                             Op0BO->getOperand(0)->getName());
7451             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7452             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context,
7453                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7454           }
7455           
7456           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7457           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7458               match(Op0BO->getOperand(0),
7459                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7460                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7461               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7462                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7463             Value *YS = // (Y << C)
7464               Builder->CreateShl(Op0BO->getOperand(1), Op1, Op0BO->getName());
7465             // X & (CC << C)
7466             Value *XM = Builder->CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7467                                            V1->getName()+".mask");
7468             
7469             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7470           }
7471           
7472           break;
7473         }
7474       }
7475       
7476       
7477       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7478       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7479       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7480         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7481         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7482         
7483         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7484           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7485           case Instruction::Add:
7486             isValid = isLeftShift;
7487             break;
7488           case Instruction::Or:
7489           case Instruction::Xor:
7490             highBitSet = false;
7491             break;
7492           case Instruction::And:
7493             highBitSet = true;
7494             break;
7495         }
7496         
7497         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7498         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7499         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7500         // the constant which would cause it to be modified for this
7501         // operation.
7502         //
7503         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7504           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7505         
7506         if (isValid) {
7507           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7508           
7509           Value *NewShift =
7510             Builder->CreateBinOp(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7511           NewShift->takeName(Op0BO);
7512           
7513           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7514                                         NewRHS);
7515         }
7516       }
7517     }
7518   }
7519   
7520   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7521   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7522   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7523     ShiftOp = 0;
7524   
7525   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7526     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7527     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7528     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7529     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7530     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7531     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7532     
7533     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7534     
7535     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7536     
7537     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7538     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7539       // If this is oversized composite shift, then unsigned shifts get 0, ashr
7540       // saturates.
7541       if (AmtSum >= TypeBits) {
7542         if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7543           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7544         AmtSum = TypeBits-1;  // Saturate to 31 for i32 ashr.
7545       }
7546       
7547       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7548                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7549     }
7550     
7551     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7552         I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7553       if (AmtSum >= TypeBits)
7554         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
7555       
7556       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7557       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7558     }
7559     
7560     if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7561         I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7562       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7563       if (AmtSum >= TypeBits)
7564         AmtSum = TypeBits-1;
7565       
7566       Value *Shift = Builder->CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7567
7568       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7569       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7570     }
7571     
7572     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7573     // right.  See if the amounts are equal.
7574     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7575       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7576       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7577         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7578         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7579       }
7580       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7581       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7582         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7583         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(*Context, Mask));
7584       }
7585       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7586       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7587       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7588       // generators.
7589       const Type *SExtType = 0;
7590       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7591       case 1  :
7592       case 8  :
7593       case 16 :
7594       case 32 :
7595       case 64 :
7596       case 128:
7597         SExtType = IntegerType::get(*Context, Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7598         break;
7599       default: break;
7600       }
7601       if (SExtType)
7602         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(X, SExtType, "sext"), Ty);
7603       // Otherwise, we can't handle it yet.
7604     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7605       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7606       
7607       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7608       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7609         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7610                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7611         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7612         
7613         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7614         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7615                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7616       }
7617       
7618       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7619       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7620         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7621         Value *Shift = Builder->CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7622         
7623         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7624         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7625                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7626       }
7627       
7628       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7629     } else {
7630       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7631       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7632
7633       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7634       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7635         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7636                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7637         Value *Shift = Builder->CreateBinOp(ShiftOp->getOpcode(), X,
7638                                             ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7639         
7640         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7641         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7642                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7643       }
7644       
7645       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7646       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7647         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7648         Value *Shift = Builder->CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7649         
7650         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7651         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift,
7652                                          ConstantInt::get(*Context, Mask));
7653       }
7654       
7655       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7656     }
7657   }
7658   return 0;
7659 }
7660
7661
7662 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7663 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7664 /// X*Scale+Offset.
7665 ///
7666 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7667                                         int &Offset, LLVMContext *Context) {
7668   assert(Val->getType() == Type::getInt32Ty(*Context) && 
7669          "Unexpected allocation size type!");
7670   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7671     Offset = CI->getZExtValue();
7672     Scale  = 0;
7673     return ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0);
7674   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7675     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7676       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7677         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7678         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7679         Offset = 0;
7680         return I->getOperand(0);
7681       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7682         // This value is scaled by 'RHS'.
7683         Scale = RHS->getZExtValue();
7684         Offset = 0;
7685         return I->getOperand(0);
7686       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7687         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7688         // where C1 is divisible by C2.
7689         unsigned SubScale;
7690         Value *SubVal = 
7691           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale,
7692                                     Offset, Context);
7693         Offset += RHS->getZExtValue();
7694         Scale = SubScale;
7695         return SubVal;
7696       }
7697     }
7698   }
7699
7700   // Otherwise, we can't look past this.
7701   Scale = 1;
7702   Offset = 0;
7703   return Val;
7704 }
7705
7706
7707 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7708 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7709 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7710                                                    AllocationInst &AI) {
7711   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7712   
7713   BuilderTy AllocaBuilder(*Builder);
7714   AllocaBuilder.SetInsertPoint(AI.getParent(), &AI);
7715   
7716   // Remove any uses of AI that are dead.
7717   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7718   
7719   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7720     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7721     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7722       while (UI != E && *UI == User)
7723         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7724       
7725       ++NumDeadInst;
7726       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *User << '\n');
7727       EraseInstFromFunction(*User);
7728     }
7729   }
7730
7731   // This requires TargetData to get the alloca alignment and size information.
7732   if (!TD) return 0;
7733
7734   // Get the type really allocated and the type casted to.
7735   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7736   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7737   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7738
7739   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7740   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7741   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7742
7743   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7744   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7745   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.  (A reference
7746   // from a dbg.declare doesn't count as a use for this purpose.)
7747   if (!AI.hasOneUse() && !hasOneUsePlusDeclare(&AI) &&
7748       CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7749
7750   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeAllocSize(AllocElTy);
7751   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeAllocSize(CastElTy);
7752   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7753
7754   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7755   // size argument.
7756   unsigned ArraySizeScale;
7757   int ArrayOffset;
7758   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7759     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale,
7760                               ArrayOffset, Context);
7761  
7762   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7763   // do the xform.
7764   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7765       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7766
7767   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7768   Value *Amt = 0;
7769   if (Scale == 1) {
7770     Amt = NumElements;
7771   } else {
7772     Amt = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Scale);
7773     // Insert before the alloca, not before the cast.
7774     Amt = AllocaBuilder.CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7775   }
7776   
7777   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7778     Value *Off = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Offset, true);
7779     Amt = AllocaBuilder.CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7780   }
7781   
7782   AllocationInst *New;
7783   if (isa<MallocInst>(AI))
7784     New = AllocaBuilder.CreateMalloc(CastElTy, Amt);
7785   else
7786     New = AllocaBuilder.CreateAlloca(CastElTy, Amt);
7787   New->setAlignment(AI.getAlignment());
7788   New->takeName(&AI);
7789   
7790   // If the allocation has one real use plus a dbg.declare, just remove the
7791   // declare.
7792   if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(&AI)) {
7793     EraseInstFromFunction(*DI);
7794   }
7795   // If the allocation has multiple real uses, insert a cast and change all
7796   // things that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it
7797   // will die soon.
7798   else if (!AI.hasOneUse()) {
7799     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7800     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7801     Value *NewCast = AllocaBuilder.CreateBitCast(New, AI.getType(), "tmpcast");
7802     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7803   }
7804   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7805 }
7806
7807 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7808 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7809 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7810 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7811 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7812 ///
7813 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7814 /// extension operation if Ty is larger.
7815 ///
7816 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7817 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7818 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7819 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7820 /// efficiently truncated.
7821 ///
7822 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7823 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7824 /// the final result.
7825 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty,
7826                                               unsigned CastOpc,
7827                                               int &NumCastsRemoved){
7828   // We can always evaluate constants in another type.
7829   if (isa<Constant>(V))
7830     return true;
7831   
7832   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7833   if (!I) return false;
7834   
7835   const Type *OrigTy = V->getType();
7836   
7837   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7838   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7839     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7840     // it, and this will remove a cast overall.
7841     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7842       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7843       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7844       // casts first.
7845       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7846         ++NumCastsRemoved;
7847       return true;
7848     }
7849   }
7850
7851   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7852   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7853   if (!I->hasOneUse()) return false;
7854
7855   unsigned Opc = I->getOpcode();
7856   switch (Opc) {
7857   case Instruction::Add:
7858   case Instruction::Sub:
7859   case Instruction::Mul:
7860   case Instruction::And:
7861   case Instruction::Or:
7862   case Instruction::Xor:
7863     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7864     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7865                                       NumCastsRemoved) &&
7866            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7867                                       NumCastsRemoved);
7868
7869   case Instruction::UDiv:
7870   case Instruction::URem: {
7871     // UDiv and URem can be truncated if all the truncated bits are zero.
7872     uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
7873     uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7874     if (BitWidth < OrigBitWidth) {
7875       APInt Mask = APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth);
7876       if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask) &&
7877           MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask)) {
7878         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7879                                           NumCastsRemoved) &&
7880                CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7881                                           NumCastsRemoved);
7882       }
7883     }
7884     break;
7885   }
7886   case Instruction::Shl:
7887     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7888     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7889     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7890       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7891       if (BitWidth < OrigTy->getScalarSizeInBits() &&
7892           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7893         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7894                                           NumCastsRemoved);
7895     }
7896     break;
7897   case Instruction::LShr:
7898     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7899     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7900     // already zeros.
7901     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7902       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getScalarSizeInBits();
7903       uint32_t BitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
7904       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7905           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7906             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7907           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7908         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7909                                           NumCastsRemoved);
7910       }
7911     }
7912     break;
7913   case Instruction::ZExt:
7914   case Instruction::SExt:
7915   case Instruction::Trunc:
7916     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7917     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7918     // of casts in the input.
7919     if (Opc == CastOpc)
7920       return true;
7921
7922     // sext (zext ty1), ty2 -> zext ty2
7923     if (CastOpc == Instruction::SExt && Opc == Instruction::ZExt)
7924       return true;
7925     break;
7926   case Instruction::Select: {
7927     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7928     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7929                                       NumCastsRemoved) &&
7930            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7931                                       NumCastsRemoved);
7932   }
7933   case Instruction::PHI: {
7934     // We can change a phi if we can change all operands.
7935     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7936     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7937       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7938                                       NumCastsRemoved))
7939         return false;
7940     return true;
7941   }
7942   default:
7943     // TODO: Can handle more cases here.
7944     break;
7945   }
7946   
7947   return false;
7948 }
7949
7950 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7951 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7952 /// evaluate the expression.
7953 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7954                                              bool isSigned) {
7955   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7956     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty,
7957                                                isSigned /*Sext or ZExt*/);
7958
7959   // Otherwise, it must be an instruction.
7960   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7961   Instruction *Res = 0;
7962   unsigned Opc = I->getOpcode();
7963   switch (Opc) {
7964   case Instruction::Add:
7965   case Instruction::Sub:
7966   case Instruction::Mul:
7967   case Instruction::And:
7968   case Instruction::Or:
7969   case Instruction::Xor:
7970   case Instruction::AShr:
7971   case Instruction::LShr:
7972   case Instruction::Shl:
7973   case Instruction::UDiv:
7974   case Instruction::URem: {
7975     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7976     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7977     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)Opc, LHS, RHS);
7978     break;
7979   }    
7980   case Instruction::Trunc:
7981   case Instruction::ZExt:
7982   case Instruction::SExt:
7983     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7984     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7985     // new.
7986     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7987       return I->getOperand(0);
7988     
7989     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7990     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7991                            Ty);
7992     break;
7993   case Instruction::Select: {
7994     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7995     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7996     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7997     break;
7998   }
7999   case Instruction::PHI: {
8000     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
8001     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
8002     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8003       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
8004       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
8005     }
8006     Res = NPN;
8007     break;
8008   }
8009   default: 
8010     // TODO: Can handle more cases here.
8011     llvm_unreachable("Unreachable!");
8012     break;
8013   }
8014   
8015   Res->takeName(I);
8016   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
8017 }
8018
8019 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
8020 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
8021   Value *Src = CI.getOperand(0);
8022
8023   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
8024   // eliminate it now.
8025   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8026     if (Instruction::CastOps opc = 
8027         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
8028       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
8029       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
8030       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
8031     }
8032   }
8033
8034   // If we are casting a select then fold the cast into the select
8035   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
8036     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
8037       return NV;
8038
8039   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
8040   if (isa<PHINode>(Src))
8041     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
8042       return NV;
8043   
8044   return 0;
8045 }
8046
8047 /// FindElementAtOffset - Given a type and a constant offset, determine whether
8048 /// or not there is a sequence of GEP indices into the type that will land us at
8049 /// the specified offset.  If so, fill them into NewIndices and return the
8050 /// resultant element type, otherwise return null.
8051 static const Type *FindElementAtOffset(const Type *Ty, int64_t Offset, 
8052                                        SmallVectorImpl<Value*> &NewIndices,
8053                                        const TargetData *TD,
8054                                        LLVMContext *Context) {
8055   if (!TD) return 0;
8056   if (!Ty->isSized()) return 0;
8057   
8058   // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
8059   // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
8060   // is something like [0 x {int, int}]
8061   const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType(*Context);
8062   int64_t FirstIdx = 0;
8063   if (int64_t TySize = TD->getTypeAllocSize(Ty)) {
8064     FirstIdx = Offset/TySize;
8065     Offset -= FirstIdx*TySize;
8066     
8067     // Handle hosts where % returns negative instead of values [0..TySize).
8068     if (Offset < 0) {
8069       --FirstIdx;
8070       Offset += TySize;
8071       assert(Offset >= 0);
8072     }
8073     assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize && "Out of range offset");
8074   }
8075   
8076   NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
8077     
8078   // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
8079   while (Offset) {
8080     // Indexing into tail padding between struct/array elements.
8081     if (uint64_t(Offset*8) >= TD->getTypeSizeInBits(Ty))
8082       return 0;
8083     
8084     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(Ty)) {
8085       const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
8086       assert(Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes() &&
8087              "Offset must stay within the indexed type");
8088       
8089       unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
8090       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Elt));
8091       
8092       Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
8093       Ty = STy->getElementType(Elt);
8094     } else if (const ArrayType *AT = dyn_cast<ArrayType>(Ty)) {
8095       uint64_t EltSize = TD->getTypeAllocSize(AT->getElementType());
8096       assert(EltSize && "Cannot index into a zero-sized array");
8097       NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
8098       Offset %= EltSize;
8099       Ty = AT->getElementType();
8100     } else {
8101       // Otherwise, we can't index into the middle of this atomic type, bail.
8102       return 0;
8103     }
8104   }
8105   
8106   return Ty;
8107 }
8108
8109 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
8110 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
8111   Value *Src = CI.getOperand(0);
8112   
8113   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
8114     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
8115     // this into a cast of the original pointer!
8116     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
8117       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
8118       // here because the pointer operand is being replaced with another 
8119       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
8120       Worklist.Add(GEP);
8121       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
8122       return &CI;
8123     }
8124     
8125     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
8126     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
8127     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
8128     // non-type-safe code.
8129     if (TD && GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
8130       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
8131         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
8132         ConstantInt *OffsetV =
8133                       cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
8134         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
8135         
8136         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
8137         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
8138         const Type *GEPIdxTy =
8139           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
8140         SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
8141         if (FindElementAtOffset(GEPIdxTy, Offset, NewIndices, TD, Context)) {
8142           // If we were able to index down into an element, create the GEP
8143           // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
8144           // two.
8145           Value *NGEP = cast<GEPOperator>(GEP)->isInBounds() ?
8146             Builder->CreateInBoundsGEP(OrigBase,
8147                                        NewIndices.begin(), NewIndices.end()) :
8148             Builder->CreateGEP(OrigBase, NewIndices.begin(), NewIndices.end());
8149           NGEP->takeName(GEP);
8150           
8151           if (isa<BitCastInst>(CI))
8152             return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
8153           assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
8154           return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
8155         }
8156       }      
8157     }
8158   }
8159     
8160   return commonCastTransforms(CI);
8161 }
8162
8163 /// isSafeIntegerType - Return true if this is a basic integer type, not a crazy
8164 /// type like i42.  We don't want to introduce operations on random non-legal
8165 /// integer types where they don't already exist in the code.  In the future,
8166 /// we should consider making this based off target-data, so that 32-bit targets
8167 /// won't get i64 operations etc.
8168 static bool isSafeIntegerType(const Type *Ty) {
8169   switch (Ty->getPrimitiveSizeInBits()) {
8170   case 8:
8171   case 16:
8172   case 32:
8173   case 64:
8174     return true;
8175   default: 
8176     return false;
8177   }
8178 }
8179
8180 /// commonIntCastTransforms - This function implements the common transforms
8181 /// for trunc, zext, and sext.
8182 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
8183   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8184     return Result;
8185
8186   Value *Src = CI.getOperand(0);
8187   const Type *SrcTy = Src->getType();
8188   const Type *DestTy = CI.getType();
8189   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getScalarSizeInBits();
8190   uint32_t DestBitSize = DestTy->getScalarSizeInBits();
8191
8192   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
8193   // purpose is to compute bits we don't care about.
8194   if (SimplifyDemandedInstructionBits(CI))
8195     return &CI;
8196
8197   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
8198   // can't do anything more. 
8199   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
8200   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
8201     return 0;
8202
8203   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
8204   int NumCastsRemoved = 0;
8205   // Only do this if the dest type is a simple type, don't convert the
8206   // expression tree to something weird like i93 unless the source is also
8207   // strange.
8208   if ((isSafeIntegerType(DestTy->getScalarType()) ||
8209        !isSafeIntegerType(SrcI->getType()->getScalarType())) &&
8210       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy,
8211                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
8212     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
8213     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
8214     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
8215     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
8216     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
8217     // require that two casts have been eliminated.
8218     bool DoXForm = false;
8219     bool JustReplace = false;
8220     switch (CI.getOpcode()) {
8221     default:
8222       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
8223       // get here because of the check above.
8224       llvm_unreachable("Unknown cast type");
8225     case Instruction::Trunc:
8226       DoXForm = true;
8227       break;
8228     case Instruction::ZExt: {
8229       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
8230       if (!DoXForm && 0) {
8231         // If it's unnecessary to issue an AND to clear the high bits, it's
8232         // always profitable to do this xform.
8233         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, false);
8234         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8235         if (MaskedValueIsZero(TryRes, Mask))
8236           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8237         
8238         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8239           if (TryI->use_empty())
8240             EraseInstFromFunction(*TryI);
8241       }
8242       break;
8243     }
8244     case Instruction::SExt: {
8245       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
8246       if (!DoXForm && !isa<TruncInst>(SrcI) && 0) {
8247         // If we do not have to emit the truncate + sext pair, then it's always
8248         // profitable to do this xform.
8249         //
8250         // It's not safe to eliminate the trunc + sext pair if one of the
8251         // eliminated cast is a truncate. e.g.
8252         // t2 = trunc i32 t1 to i16
8253         // t3 = sext i16 t2 to i32
8254         // !=
8255         // i32 t1
8256         Value *TryRes = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, true);
8257         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(TryRes);
8258         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8259           return ReplaceInstUsesWith(CI, TryRes);
8260         
8261         if (Instruction *TryI = dyn_cast<Instruction>(TryRes))
8262           if (TryI->use_empty())
8263             EraseInstFromFunction(*TryI);
8264       }
8265       break;
8266     }
8267     }
8268     
8269     if (DoXForm) {
8270       DEBUG(errs() << "ICE: EvaluateInDifferentType converting expression type"
8271             " to avoid cast: " << CI);
8272       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
8273                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
8274       if (JustReplace)
8275         // Just replace this cast with the result.
8276         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8277
8278       assert(Res->getType() == DestTy);
8279       switch (CI.getOpcode()) {
8280       default: llvm_unreachable("Unknown cast type!");
8281       case Instruction::Trunc:
8282         // Just replace this cast with the result.
8283         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8284       case Instruction::ZExt: {
8285         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
8286
8287         // If the high bits are already zero, just replace this cast with the
8288         // result.
8289         APInt Mask(APInt::getBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize, DestBitSize));
8290         if (MaskedValueIsZero(Res, Mask))
8291           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8292
8293         // We need to emit an AND to clear the high bits.
8294         Constant *C = ConstantInt::get(*Context, 
8295                                  APInt::getLowBitsSet(DestBitSize, SrcBitSize));
8296         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
8297       }
8298       case Instruction::SExt: {
8299         // If the high bits are already filled with sign bit, just replace this
8300         // cast with the result.
8301         unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Res);
8302         if (NumSignBits > (DestBitSize - SrcBitSize))
8303           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8304
8305         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
8306         return new SExtInst(Builder->CreateTrunc(Res, Src->getType()), DestTy);
8307       }
8308       }
8309     }
8310   }
8311   
8312   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
8313   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
8314
8315   switch (SrcI->getOpcode()) {
8316   case Instruction::Add:
8317   case Instruction::Mul:
8318   case Instruction::And:
8319   case Instruction::Or:
8320   case Instruction::Xor:
8321     // If we are discarding information, rewrite.
8322     if (DestBitSize < SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
8323       // Don't insert two casts unless at least one can be eliminated.
8324       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) ||
8325           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
8326         Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
8327         Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
8328         return BinaryOperator::Create(
8329             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
8330       }
8331     }
8332
8333     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
8334     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
8335         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
8336         Op1 == ConstantInt::getTrue(*Context) &&
8337         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
8338       Value *New = Builder->CreateZExt(Op0, DestTy, Op0->getName());
8339       return BinaryOperator::CreateXor(New,
8340                                       ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
8341     }
8342     break;
8343
8344   case Instruction::Shl: {
8345     // Canonicalize trunc inside shl, if we can.
8346     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1);
8347     if (CI && DestBitSize < SrcBitSize &&
8348         CI->getLimitedValue(DestBitSize) < DestBitSize) {
8349       Value *Op0c = Builder->CreateTrunc(Op0, DestTy, Op0->getName());
8350       Value *Op1c = Builder->CreateTrunc(Op1, DestTy, Op1->getName());
8351       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
8352     }
8353     break;
8354   }
8355   }
8356   return 0;
8357 }
8358
8359 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
8360   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8361     return Result;
8362   
8363   Value *Src = CI.getOperand(0);
8364   const Type *Ty = CI.getType();
8365   uint32_t DestBitWidth = Ty->getScalarSizeInBits();
8366   uint32_t SrcBitWidth = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8367
8368   // Canonicalize trunc x to i1 -> (icmp ne (and x, 1), 0)
8369   if (DestBitWidth == 1) {
8370     Constant *One = ConstantInt::get(Src->getType(), 1);
8371     Src = Builder->CreateAnd(Src, One, "tmp");
8372     Value *Zero = Constant::getNullValue(Src->getType());
8373     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Src, Zero);
8374   }
8375
8376   // Optimize trunc(lshr(), c) to pull the shift through the truncate.
8377   ConstantInt *ShAmtV = 0;
8378   Value *ShiftOp = 0;
8379   if (Src->hasOneUse() &&
8380       match(Src, m_LShr(m_Value(ShiftOp), m_ConstantInt(ShAmtV)))) {
8381     uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
8382     
8383     // Get a mask for the bits shifting in.
8384     APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
8385     if (MaskedValueIsZero(ShiftOp, Mask)) {
8386       if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
8387         return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
8388       
8389       // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
8390       // shift.
8391       Value *V1 = Builder->CreateTrunc(ShiftOp, Ty, ShiftOp->getName());
8392       Value *V2 = ConstantExpr::getTrunc(ShAmtV, Ty);
8393       return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8394     }
8395   }
8396   
8397   return 0;
8398 }
8399
8400 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8401 /// in order to eliminate the icmp.
8402 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8403                                              bool DoXform) {
8404   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8405   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8406   // cast to integer to avoid the comparison.
8407   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8408     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8409       
8410     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8411     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8412     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8413         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8414       if (!DoXform) return ICI;
8415
8416       Value *In = ICI->getOperand(0);
8417       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8418                                    In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
8419       In = Builder->CreateLShr(In, Sh, In->getName()+".lobit");
8420       if (In->getType() != CI.getType())
8421         In = Builder->CreateIntCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/, "tmp");
8422
8423       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8424         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8425         In = Builder->CreateXor(In, One, In->getName()+".not");
8426       }
8427
8428       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8429     }
8430       
8431       
8432       
8433     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8434     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8435     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8436     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8437     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8438     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8439     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8440     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8441     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8442         // This only works for EQ and NE
8443         ICI->isEquality()) {
8444       // If Op1C some other power of two, convert:
8445       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8446       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8447       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8448       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8449         
8450       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8451       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8452         if (!DoXform) return ICI;
8453
8454         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8455         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8456           // (X&4) == 2 --> false
8457           // (X&4) != 2 --> true
8458           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::getInt1Ty(*Context), isNE);
8459           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8460           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8461         }
8462           
8463         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8464         Value *In = ICI->getOperand(0);
8465         if (ShiftAmt) {
8466           // Perform a logical shr by shiftamt.
8467           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8468           In = Builder->CreateLShr(In, ConstantInt::get(In->getType(),ShiftAmt),
8469                                    In->getName()+".lobit");
8470         }
8471           
8472         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8473           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8474           In = Builder->CreateXor(In, One, "tmp");
8475         }
8476           
8477         if (CI.getType() == In->getType())
8478           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8479         else
8480           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8481       }
8482     }
8483   }
8484
8485   return 0;
8486 }
8487
8488 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8489   // If one of the common conversion will work ..
8490   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8491     return Result;
8492
8493   Value *Src = CI.getOperand(0);
8494
8495   // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8496   // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8497   // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8498   if (TruncInst *CSrc = dyn_cast<TruncInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8499     // Get the sizes of the types involved.  We know that the intermediate type
8500     // will be smaller than A or C, but don't know the relation between A and C.
8501     Value *A = CSrc->getOperand(0);
8502     unsigned SrcSize = A->getType()->getScalarSizeInBits();
8503     unsigned MidSize = CSrc->getType()->getScalarSizeInBits();
8504     unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8505     // If we're actually extending zero bits, then if
8506     // SrcSize <  DstSize: zext(a & mask)
8507     // SrcSize == DstSize: a & mask
8508     // SrcSize  > DstSize: trunc(a) & mask
8509     if (SrcSize < DstSize) {
8510       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8511       Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
8512       Value *And = Builder->CreateAnd(A, AndConst, CSrc->getName()+".mask");
8513       return new ZExtInst(And, CI.getType());
8514     }
8515     
8516     if (SrcSize == DstSize) {
8517       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8518       return BinaryOperator::CreateAnd(A, ConstantInt::get(A->getType(),
8519                                                            AndValue));
8520     }
8521     if (SrcSize > DstSize) {
8522       Value *Trunc = Builder->CreateTrunc(A, CI.getType(), "tmp");
8523       APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(DstSize, MidSize));
8524       return BinaryOperator::CreateAnd(Trunc, 
8525                                        ConstantInt::get(Trunc->getType(),
8526                                                                AndValue));
8527     }
8528   }
8529
8530   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8531     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8532
8533   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8534   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8535     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8536     // of the (zext icmp) will be transformed.
8537     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8538     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8539     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8540         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8541          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8542       Value *LCast = Builder->CreateZExt(LHS, CI.getType(), LHS->getName());
8543       Value *RCast = Builder->CreateZExt(RHS, CI.getType(), RHS->getName());
8544       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8545     }
8546   }
8547
8548   // zext(trunc(t) & C) -> (t & zext(C)).
8549   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::And && SrcI->hasOneUse())
8550     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
8551       if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(SrcI->getOperand(0))) {
8552         Value *TI0 = TI->getOperand(0);
8553         if (TI0->getType() == CI.getType())
8554           return
8555             BinaryOperator::CreateAnd(TI0,
8556                                 ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType()));
8557       }
8558
8559   // zext((trunc(t) & C) ^ C) -> ((t & zext(C)) ^ zext(C)).
8560   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor && SrcI->hasOneUse())
8561     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1)))
8562       if (BinaryOperator *And = dyn_cast<BinaryOperator>(SrcI->getOperand(0)))
8563         if (And->getOpcode() == Instruction::And && And->hasOneUse() &&
8564             And->getOperand(1) == C)
8565           if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(And->getOperand(0))) {
8566             Value *TI0 = TI->getOperand(0);
8567             if (TI0->getType() == CI.getType()) {
8568               Constant *ZC = ConstantExpr::getZExt(C, CI.getType());
8569               Value *NewAnd = Builder->CreateAnd(TI0, ZC, "tmp");
8570               return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, ZC);
8571             }
8572           }
8573
8574   return 0;
8575 }
8576
8577 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8578   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8579     return I;
8580   
8581   Value *Src = CI.getOperand(0);
8582   
8583   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8584   if (Src->getType() == Type::getInt1Ty(*Context))
8585     return SelectInst::Create(Src,
8586                               Constant::getAllOnesValue(CI.getType()),
8587                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8588
8589   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8590   // eliminate the trunc/sext pair.
8591   if (Operator::getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8592     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8593     unsigned OpBits   = Op->getType()->getScalarSizeInBits();
8594     unsigned MidBits  = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8595     unsigned DestBits = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8596     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8597
8598     if (OpBits == DestBits) {
8599       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8600       // bits, it is already ready.
8601       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8602         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8603     } else if (OpBits < DestBits) {
8604       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8605       // bits, just sext from i32.
8606       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8607         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8608     } else {
8609       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8610       // bits, just truncate to i32.
8611       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8612         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8613     }
8614   }
8615
8616   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8617   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8618   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8619   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8620   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8621   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8622   //   %a = trunc i32 %i to i8
8623   //   %b = shl i8 %a, 6
8624   //   %c = ashr i8 %b, 6
8625   //   %d = sext i8 %c to i32
8626   // into:
8627   //   %a = shl i32 %i, 30
8628   //   %d = ashr i32 %a, 30
8629   Value *A = 0;
8630   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8631   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8632                         m_ConstantInt(CA))) &&
8633       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8634     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8635     if (I->getType() == CI.getType()) {
8636       unsigned MidSize = Src->getType()->getScalarSizeInBits();
8637       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8638       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8639       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8640       I = Builder->CreateShl(I, ShAmtV, CI.getName());
8641       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8642     }
8643   }
8644   
8645   return 0;
8646 }
8647
8648 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8649 /// in the specified FP type without changing its value.
8650 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem,
8651                               LLVMContext *Context) {
8652   bool losesInfo;
8653   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8654   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8655   if (!losesInfo)
8656     return ConstantFP::get(*Context, F);
8657   return 0;
8658 }
8659
8660 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8661 /// through it until we get the source value.
8662 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V, LLVMContext *Context) {
8663   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8664     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8665       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0), Context);
8666   
8667   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8668   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8669   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8670   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8671     if (CFP->getType() == Type::getPPC_FP128Ty(*Context))
8672       return V;  // No constant folding of this.
8673     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8674     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle, Context))
8675       return V;
8676     if (CFP->getType() == Type::getDoubleTy(*Context))
8677       return V;  // Won't shrink.
8678     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble, Context))
8679       return V;
8680     // Don't try to shrink to various long double types.
8681   }
8682   
8683   return V;
8684 }
8685
8686 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8687   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8688     return I;
8689   
8690   // If we have fptrunc(fadd (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8691   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8692   // the add as the smaller type.  This applies to fadd/fsub/fmul/fdiv as well as
8693   // many builtins (sqrt, etc).
8694   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8695   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8696     switch (OpI->getOpcode()) {
8697     default: break;
8698     case Instruction::FAdd:
8699     case Instruction::FSub:
8700     case Instruction::FMul:
8701     case Instruction::FDiv:
8702     case Instruction::FRem:
8703       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8704       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0), Context);
8705       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1), Context);
8706       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8707           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8708         unsigned DstSize = CI.getType()->getScalarSizeInBits();
8709         // If the source types were both smaller than the destination type of
8710         // the cast, do this xform.
8711         if (LHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize &&
8712             RHSTrunc->getType()->getScalarSizeInBits() <= DstSize) {
8713           LHSTrunc = Builder->CreateFPExt(LHSTrunc, CI.getType());
8714           RHSTrunc = Builder->CreateFPExt(RHSTrunc, CI.getType());
8715           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8716         }
8717       }
8718       break;  
8719     }
8720   }
8721   return 0;
8722 }
8723
8724 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8725   return commonCastTransforms(CI);
8726 }
8727
8728 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8729   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8730   if (OpI == 0)
8731     return commonCastTransforms(FI);
8732
8733   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8734   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8735   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8736   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8737   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8738   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8739   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8740       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8741       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8742                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8743     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8744
8745   return commonCastTransforms(FI);
8746 }
8747
8748 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8749   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8750   if (OpI == 0)
8751     return commonCastTransforms(FI);
8752   
8753   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8754   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8755   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8756   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8757   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8758   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8759   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8760       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8761       (int)FI.getType()->getScalarSizeInBits() <=
8762                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8763     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8764   
8765   return commonCastTransforms(FI);
8766 }
8767
8768 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8769   return commonCastTransforms(CI);
8770 }
8771
8772 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8773   return commonCastTransforms(CI);
8774 }
8775
8776 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(PtrToIntInst &CI) {
8777   // If the destination integer type is smaller than the intptr_t type for
8778   // this target, do a ptrtoint to intptr_t then do a trunc.  This allows the
8779   // trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for extending
8780   // ptrtoint's, because we don't know if the target sign or zero extends its
8781   // pointers.
8782   if (TD &&
8783       CI.getType()->getScalarSizeInBits() < TD->getPointerSizeInBits()) {
8784     Value *P = Builder->CreatePtrToInt(CI.getOperand(0),
8785                                        TD->getIntPtrType(CI.getContext()),
8786                                        "tmp");
8787     return new TruncInst(P, CI.getType());
8788   }
8789   
8790   return commonPointerCastTransforms(CI);
8791 }
8792
8793 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8794   // If the source integer type is larger than the intptr_t type for
8795   // this target, do a trunc to the intptr_t type, then inttoptr of it.  This
8796   // allows the trunc to be exposed to other transforms.  Don't do this for
8797   // extending inttoptr's, because we don't know if the target sign or zero
8798   // extends to pointers.
8799   if (TD && CI.getOperand(0)->getType()->getScalarSizeInBits() >
8800       TD->getPointerSizeInBits()) {
8801     Value *P = Builder->CreateTrunc(CI.getOperand(0),
8802                                     TD->getIntPtrType(CI.getContext()), "tmp");
8803     return new IntToPtrInst(P, CI.getType());
8804   }
8805   
8806   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8807     return I;
8808
8809   return 0;
8810 }
8811
8812 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8813   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8814   // otherwise just apply the common ones.
8815   Value *Src = CI.getOperand(0);
8816   const Type *SrcTy = Src->getType();
8817   const Type *DestTy = CI.getType();
8818
8819   if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8820     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8821       return I;
8822   } else {
8823     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8824       return Result;
8825   }
8826
8827
8828   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8829   // be replaced by the operand.
8830   if (DestTy == Src->getType())
8831     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8832
8833   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8834     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8835     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8836     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8837     
8838     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8839     // required for changing types.
8840     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8841       return 0;
8842     
8843     // If we are casting a alloca to a pointer to a type of the same
8844     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8845     // There is no need to modify malloc calls because it is their bitcast that
8846     // needs to be cleaned up.
8847     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8848       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8849         return V;
8850     
8851     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8852     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8853     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8854     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
8855     unsigned NumZeros = 0;
8856     while (SrcElTy != DstElTy && 
8857            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8858            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8859       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8860       ++NumZeros;
8861     }
8862
8863     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8864     if (SrcElTy == DstElTy) {
8865       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8866       return GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "",
8867                                                ((Instruction*) NULL));
8868     }
8869   }
8870
8871   if (const VectorType *DestVTy = dyn_cast<VectorType>(DestTy)) {
8872     if (DestVTy->getNumElements() == 1) {
8873       if (!isa<VectorType>(SrcTy)) {
8874         Value *Elem = Builder->CreateBitCast(Src, DestVTy->getElementType());
8875         return InsertElementInst::Create(UndefValue::get(DestTy), Elem,
8876                             Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context)));
8877       }
8878       // FIXME: Canonicalize bitcast(insertelement) -> insertelement(bitcast)
8879     }
8880   }
8881
8882   if (const VectorType *SrcVTy = dyn_cast<VectorType>(SrcTy)) {
8883     if (SrcVTy->getNumElements() == 1) {
8884       if (!isa<VectorType>(DestTy)) {
8885         Value *Elem = 
8886           Builder->CreateExtractElement(Src,
8887                             Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context)));
8888         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Elem, DestTy);
8889       }
8890     }
8891   }
8892
8893   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8894     if (SVI->hasOneUse()) {
8895       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8896       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8897       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8898           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8899                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8900           SVI->getType()->getNumElements() ==
8901             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8902         CastInst *Tmp;
8903         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8904         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8905         // us to eliminate at least one cast.
8906         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8907              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8908             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8909              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8910           Value *LHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(0), DestTy);
8911           Value *RHS = Builder->CreateBitCast(SVI->getOperand(1), DestTy);
8912           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8913           // know the vector types match #elts.
8914           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8915         }
8916       }
8917     }
8918   }
8919   return 0;
8920 }
8921
8922 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8923 ///   %C = or %A, %B
8924 ///   %D = select %cond, %C, %A
8925 /// into:
8926 ///   %C = select %cond, %B, 0
8927 ///   %D = or %A, %C
8928 ///
8929 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8930 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8931 /// equal the other incoming value of the select.
8932 ///
8933 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8934   switch (I->getOpcode()) {
8935   case Instruction::Add:
8936   case Instruction::Mul:
8937   case Instruction::And:
8938   case Instruction::Or:
8939   case Instruction::Xor:
8940     return 3;              // Can fold through either operand.
8941   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8942   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8943   case Instruction::LShr:
8944   case Instruction::AShr:
8945     return 1;
8946   default:
8947     return 0;              // Cannot fold
8948   }
8949 }
8950
8951 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8952 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8953 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I,
8954                                            LLVMContext *Context) {
8955   switch (I->getOpcode()) {
8956   default: llvm_unreachable("This cannot happen!");
8957   case Instruction::Add:
8958   case Instruction::Sub:
8959   case Instruction::Or:
8960   case Instruction::Xor:
8961   case Instruction::Shl:
8962   case Instruction::LShr:
8963   case Instruction::AShr:
8964     return Constant::getNullValue(I->getType());
8965   case Instruction::And:
8966     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8967   case Instruction::Mul:
8968     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8969   }
8970 }
8971
8972 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8973 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8974 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8975                                           Instruction *FI) {
8976   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8977     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8978     // merge.
8979     if (TI->isCast()) {
8980       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8981         return 0;
8982     } else {
8983       return 0;  // unknown unary op.
8984     }
8985
8986     // Fold this by inserting a select from the input values.
8987     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8988                                           FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8989     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8990     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8991                             TI->getType());
8992   }
8993
8994   // Only handle binary operators here.
8995   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8996     return 0;
8997
8998   // Figure out if the operations have any operands in common.
8999   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
9000   bool MatchIsOpZero;
9001   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
9002     MatchOp  = TI->getOperand(0);
9003     OtherOpT = TI->getOperand(1);
9004     OtherOpF = FI->getOperand(1);
9005     MatchIsOpZero = true;
9006   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
9007     MatchOp  = TI->getOperand(1);
9008     OtherOpT = TI->getOperand(0);
9009     OtherOpF = FI->getOperand(0);
9010     MatchIsOpZero = false;
9011   } else if (!TI->isCommutative()) {
9012     return 0;
9013   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
9014     MatchOp  = TI->getOperand(0);
9015     OtherOpT = TI->getOperand(1);
9016     OtherOpF = FI->getOperand(0);
9017     MatchIsOpZero = true;
9018   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
9019     MatchOp  = TI->getOperand(1);
9020     OtherOpT = TI->getOperand(0);
9021     OtherOpF = FI->getOperand(1);
9022     MatchIsOpZero = true;
9023   } else {
9024     return 0;
9025   }
9026
9027   // If we reach here, they do have operations in common.
9028   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
9029                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
9030   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
9031
9032   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
9033     if (MatchIsOpZero)
9034       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
9035     else
9036       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
9037   }
9038   llvm_unreachable("Shouldn't get here");
9039   return 0;
9040 }
9041
9042 static bool isSelect01(Constant *C1, Constant *C2) {
9043   ConstantInt *C1I = dyn_cast<ConstantInt>(C1);
9044   if (!C1I)
9045     return false;
9046   ConstantInt *C2I = dyn_cast<ConstantInt>(C2);
9047   if (!C2I)
9048     return false;
9049   return (C1I->isZero() || C1I->isOne()) && (C2I->isZero() || C2I->isOne());
9050 }
9051
9052 /// FoldSelectIntoOp - Try fold the select into one of the operands to
9053 /// facilitate further optimization.
9054 Instruction *InstCombiner::FoldSelectIntoOp(SelectInst &SI, Value *TrueVal,
9055                                             Value *FalseVal) {
9056   // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
9057   // transformation we are doing here.
9058   if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal)) {
9059     if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
9060         !isa<Constant>(FalseVal)) {
9061       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
9062         unsigned OpToFold = 0;
9063         if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
9064           OpToFold = 1;
9065         } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
9066           OpToFold = 2;
9067         }
9068
9069         if (OpToFold) {
9070           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI, Context);
9071           Value *OOp = TVI->getOperand(2-OpToFold);
9072           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
9073           // between 0 and 1.
9074           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
9075             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OOp, C);
9076             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9077             NewSel->takeName(TVI);
9078             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
9079               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
9080             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
9081           }
9082         }
9083       }
9084     }
9085   }
9086
9087   if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal)) {
9088     if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9089         !isa<Constant>(TrueVal)) {
9090       if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9091         unsigned OpToFold = 0;
9092         if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9093           OpToFold = 1;
9094         } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9095           OpToFold = 2;
9096         }
9097
9098         if (OpToFold) {
9099           Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI, Context);
9100           Value *OOp = FVI->getOperand(2-OpToFold);
9101           // Avoid creating select between 2 constants unless it's selecting
9102           // between 0 and 1.
9103           if (!isa<Constant>(OOp) || isSelect01(C, cast<Constant>(OOp))) {
9104             Instruction *NewSel = SelectInst::Create(SI.getCondition(), C, OOp);
9105             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9106             NewSel->takeName(FVI);
9107             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9108               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9109             llvm_unreachable("Unknown instruction!!");
9110           }
9111         }
9112       }
9113     }
9114   }
9115
9116   return 0;
9117 }
9118
9119 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
9120 /// ICmpInst as its first operand.
9121 ///
9122 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
9123                                                    ICmpInst *ICI) {
9124   bool Changed = false;
9125   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
9126   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
9127   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
9128   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9129   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9130
9131   // Check cases where the comparison is with a constant that
9132   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
9133   // place here, so make sure the select is the only user.
9134   if (ICI->hasOneUse())
9135     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
9136       switch (Pred) {
9137       default: break;
9138       case ICmpInst::ICMP_ULT:
9139       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
9140         // X < MIN ? T : F  -->  F
9141         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
9142           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9143         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
9144         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
9145         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
9146             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
9147           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
9148           CmpRHS = AdjustedRHS;
9149           std::swap(FalseVal, TrueVal);
9150           ICI->setPredicate(Pred);
9151           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
9152           SI.setOperand(1, TrueVal);
9153           SI.setOperand(2, FalseVal);
9154           Changed = true;
9155         }
9156         break;
9157       }
9158       case ICmpInst::ICMP_UGT:
9159       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
9160         // X > MAX ? T : F  -->  F
9161         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
9162           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9163         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
9164         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
9165         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
9166             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
9167           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
9168           CmpRHS = AdjustedRHS;
9169           std::swap(FalseVal, TrueVal);
9170           ICI->setPredicate(Pred);
9171           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
9172           SI.setOperand(1, TrueVal);
9173           SI.setOperand(2, FalseVal);
9174           Changed = true;
9175         }
9176         break;
9177       }
9178       }
9179
9180       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
9181       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
9182       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
9183       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
9184           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
9185         Pred = ICI->getPredicate();
9186       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
9187                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
9188         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
9189       
9190       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
9191         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
9192         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
9193         // cast to integer to avoid the comparison.
9194         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
9195     
9196         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
9197         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
9198         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
9199             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
9200           Value *In = ICI->getOperand(0);
9201           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
9202                                        In->getType()->getScalarSizeInBits()-1);
9203           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
9204                                                         In->getName()+".lobit"),
9205                                    *ICI);
9206           if (In->getType() != SI.getType())
9207             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
9208                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
9209     
9210           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
9211             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
9212                                        In->getName()+".not"), *ICI);
9213     
9214           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
9215         }
9216       }
9217     }
9218
9219   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
9220     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9221     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9222       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9223     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9224     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9225       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9226     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9227
9228   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
9229     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9230     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
9231       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9232     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9233     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
9234       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9235     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
9236   }
9237
9238   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
9239
9240   return Changed ? &SI : 0;
9241 }
9242
9243 /// isDefinedInBB - Return true if the value is an instruction defined in the
9244 /// specified basicblock.
9245 static bool isDefinedInBB(const Value *V, const BasicBlock *BB) {
9246   const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9247   return I != 0 && I->getParent() == BB;
9248 }
9249
9250
9251 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
9252   Value *CondVal = SI.getCondition();
9253   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
9254   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
9255
9256   // select true, X, Y  -> X
9257   // select false, X, Y -> Y
9258   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
9259     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
9260
9261   // select C, X, X -> X
9262   if (TrueVal == FalseVal)
9263     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9264
9265   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
9266     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9267   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
9268     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9269   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
9270     if (isa<Constant>(TrueVal))
9271       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9272     else
9273       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9274   }
9275
9276   if (SI.getType() == Type::getInt1Ty(*Context)) {
9277     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
9278       if (C->getZExtValue()) {
9279         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
9280         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9281       } else {
9282         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
9283         Value *NotCond =
9284           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9285                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9286         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
9287       }
9288     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9289       if (C->getZExtValue() == false) {
9290         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
9291         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9292       } else {
9293         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
9294         Value *NotCond =
9295           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9296                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
9297         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
9298       }
9299     }
9300     
9301     // select a, b, a  -> a&b
9302     // select a, a, b  -> a|b
9303     if (CondVal == TrueVal)
9304       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
9305     else if (CondVal == FalseVal)
9306       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
9307   }
9308
9309   // Selecting between two integer constants?
9310   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
9311     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
9312       // select C, 1, 0 -> zext C to int
9313       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
9314         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
9315       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
9316         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
9317         Value *NotCond =
9318           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
9319                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
9320         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
9321       }
9322
9323       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
9324         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
9325         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
9326         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
9327         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
9328         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
9329           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
9330               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
9331             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
9332               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
9333                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
9334                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
9335                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
9336                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
9337                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
9338                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
9339                 // true or false val is the zero.
9340                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
9341                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
9342                 Value *V = ICA;
9343                 if (ShouldNotVal)
9344                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
9345                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
9346                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
9347               }
9348       }
9349     }
9350
9351   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9352   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
9353     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
9354       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
9355       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9356         // This is not safe in general for floating point:  
9357         // consider X== -0, Y== +0.
9358         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9359         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9360         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9361               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9362             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9363              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9364         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9365       }
9366       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
9367       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9368         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9369       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9370
9371     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
9372       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
9373       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
9374         // This is not safe in general for floating point:  
9375         // consider X== -0, Y== +0.
9376         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
9377         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
9378         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
9379               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
9380             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
9381              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
9382           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
9383       }
9384       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
9385       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
9386         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
9387       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
9388     }
9389     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
9390   }
9391
9392   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
9393   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
9394     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
9395       return Result;
9396
9397   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9398     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9399       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
9400         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
9401
9402         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
9403         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
9404           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
9405             return IV;
9406
9407         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
9408         // even legal for FP.
9409         if ((TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9410              FI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
9411             (TI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
9412              FI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
9413           AddOp = FI; SubOp = TI;
9414         } else if ((FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
9415                     TI->getOpcode() == Instruction::Add) ||
9416                    (FI->getOpcode() == Instruction::FSub &&
9417                     TI->getOpcode() == Instruction::FAdd)) {
9418           AddOp = TI; SubOp = FI;
9419         }
9420
9421         if (AddOp) {
9422           Value *OtherAddOp = 0;
9423           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
9424             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
9425           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
9426             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
9427           }
9428
9429           if (OtherAddOp) {
9430             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
9431             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
9432             Value *NegVal;  // Compute -Z
9433             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
9434               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
9435             } else {
9436               NegVal = InsertNewInstBefore(
9437                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1),
9438                                               "tmp"), SI);
9439             }
9440
9441             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
9442             Value *NewFalseOp = NegVal;
9443             if (AddOp != TI)
9444               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
9445             Instruction *NewSel =
9446               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
9447                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
9448
9449             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9450             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
9451           }
9452         }
9453       }
9454
9455   // See if we can fold the select into one of our operands.
9456   if (SI.getType()->isInteger()) {
9457     Instruction *FoldI = FoldSelectIntoOp(SI, TrueVal, FalseVal);
9458     if (FoldI)
9459       return FoldI;
9460   }
9461
9462   // See if we can fold the select into a phi node.  The true/false values have
9463   // to be live in the predecessor blocks.  If they are instructions in SI's
9464   // block, we can't map to the predecessor.
9465   if (isa<PHINode>(SI.getCondition()) &&
9466       (!isDefinedInBB(SI.getTrueValue(), SI.getParent()) ||
9467        isa<PHINode>(SI.getTrueValue())) &&
9468       (!isDefinedInBB(SI.getFalseValue(), SI.getParent()) ||
9469        isa<PHINode>(SI.getFalseValue())))
9470     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(SI))
9471       return NV;
9472
9473   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9474     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9475     SI.setOperand(1, FalseVal);
9476     SI.setOperand(2, TrueVal);
9477     return &SI;
9478   }
9479
9480   return 0;
9481 }
9482
9483 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9484 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9485 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9486 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9487 /// their preferred alignment from the beginning.
9488 ///
9489 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9490                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9491
9492   User *U = dyn_cast<User>(V);
9493   if (!U) return Align;
9494
9495   switch (Operator::getOpcode(U)) {
9496   default: break;
9497   case Instruction::BitCast:
9498     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9499   case Instruction::GetElementPtr: {
9500     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9501     bool AllZeroOperands = true;
9502     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9503       if (!isa<Constant>(*i) ||
9504           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9505         AllZeroOperands = false;
9506         break;
9507       }
9508
9509     if (AllZeroOperands) {
9510       // Treat this like a bitcast.
9511       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9512     }
9513     break;
9514   }
9515   }
9516
9517   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9518     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9519     // of the global.
9520     if (!GV->isDeclaration()) {
9521       if (GV->getAlignment() >= PrefAlign)
9522         Align = GV->getAlignment();
9523       else {
9524         GV->setAlignment(PrefAlign);
9525         Align = PrefAlign;
9526       }
9527     }
9528   } else if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(V)) {
9529     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.
9530     if (AI->getAlignment() >= PrefAlign)
9531       Align = AI->getAlignment();
9532     else {
9533       AI->setAlignment(PrefAlign);
9534       Align = PrefAlign;
9535     }
9536   }
9537
9538   return Align;
9539 }
9540
9541 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9542 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9543 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9544 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9545 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9546                                                   unsigned PrefAlign) {
9547   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9548                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9549   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9550   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9551   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9552   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9553   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9554
9555   if (PrefAlign > Align)
9556     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9557   
9558     // We don't need to make any adjustment.
9559   return Align;
9560 }
9561
9562 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9563   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9564   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9565   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9566   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment();
9567
9568   if (CopyAlign < MinAlign) {
9569     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(), 
9570                                              MinAlign, false));
9571     return MI;
9572   }
9573   
9574   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9575   // load/store.
9576   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9577   if (MemOpLength == 0) return 0;
9578   
9579   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9580   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9581   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9582   // case.
9583   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9584   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9585   
9586   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9587     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9588   
9589   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9590   Type *NewPtrTy =
9591                 PointerType::getUnqual(IntegerType::get(*Context, Size<<3));
9592   
9593   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9594   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9595   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9596   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9597   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9598   // integer datatype.
9599   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9600     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9601     if (TD && SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9602       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9603       // down through these levels if so.
9604       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9605         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9606           if (STy->getNumElements() == 1)
9607             SrcETy = STy->getElementType(0);
9608           else
9609             break;
9610         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9611           if (ATy->getNumElements() == 1)
9612             SrcETy = ATy->getElementType();
9613           else
9614             break;
9615         } else
9616           break;
9617       }
9618       
9619       if (SrcETy->isSingleValueType())
9620         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9621     }
9622   }
9623   
9624   
9625   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9626   // infer, use it.
9627   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9628   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9629   
9630   Value *Src = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(2), NewPtrTy);
9631   Value *Dest = Builder->CreateBitCast(MI->getOperand(1), NewPtrTy);
9632   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9633   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9634   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9635
9636   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9637   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9638   return MI;
9639 }
9640
9641 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9642   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9643   if (MI->getAlignment() < Alignment) {
9644     MI->setAlignment(ConstantInt::get(MI->getAlignmentType(),
9645                                              Alignment, false));
9646     return MI;
9647   }
9648   
9649   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9650   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9651   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9652   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::getInt8Ty(*Context))
9653     return 0;
9654   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9655   Alignment = MI->getAlignment();
9656   
9657   // If the length is zero, this is a no-op
9658   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9659   
9660   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9661   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9662     const Type *ITy = IntegerType::get(*Context, Len*8);  // n=1 -> i8.
9663     
9664     Value *Dest = MI->getDest();
9665     Dest = Builder->CreateBitCast(Dest, PointerType::getUnqual(ITy));
9666
9667     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9668     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9669     
9670     // Extract the fill value and store.
9671     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9672     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill),
9673                                       Dest, false, Alignment), *MI);
9674     
9675     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9676     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9677     return MI;
9678   }
9679
9680   return 0;
9681 }
9682
9683
9684 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9685 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9686 /// the heavy lifting.
9687 ///
9688 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9689   // If the caller function is nounwind, mark the call as nounwind, even if the
9690   // callee isn't.
9691   if (CI.getParent()->getParent()->doesNotThrow() &&
9692       !CI.doesNotThrow()) {
9693     CI.setDoesNotThrow();
9694     return &CI;
9695   }
9696   
9697   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9698   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9699   
9700   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9701   // visitCallSite.
9702   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9703     bool Changed = false;
9704
9705     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9706     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9707       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9708
9709       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9710         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9711           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9712           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9713           // alignment is sufficient.
9714         }
9715     }
9716
9717     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9718     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9719     // into a call to memcpy.
9720     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9721       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9722         if (GVSrc->isConstant()) {
9723           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9724           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9725           const Type *Tys[1];
9726           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9727           CI.setOperand(0, 
9728                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9729           Changed = true;
9730         }
9731
9732       // memmove(x,x,size) -> noop.
9733       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9734         return EraseInstFromFunction(CI);
9735     }
9736
9737     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9738     // set, update the alignment.
9739     if (isa<MemTransferInst>(MI)) {
9740       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9741         return I;
9742     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9743       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9744         return I;
9745     }
9746           
9747     if (Changed) return II;
9748   }
9749   
9750   switch (II->getIntrinsicID()) {
9751   default: break;
9752   case Intrinsic::bswap:
9753     // bswap(bswap(x)) -> x
9754     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9755       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9756         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9757     break;
9758   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9759   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9760   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9761   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9762   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9763     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9764     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9765     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9766       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1),
9767                                          PointerType::getUnqual(II->getType()));
9768       return new LoadInst(Ptr);
9769     }
9770     break;
9771   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9772   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9773     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9774     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9775       const Type *OpPtrTy = 
9776         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9777       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), OpPtrTy);
9778       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9779     }
9780     break;
9781   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9782   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9783   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9784     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9785     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9786       const Type *OpPtrTy = 
9787         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9788       Value *Ptr = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), OpPtrTy);
9789       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9790     }
9791     break;
9792     
9793   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9794     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9795     // we can simplify the input based on that, do so now.
9796     unsigned VWidth =
9797       cast<VectorType>(II->getOperand(1)->getType())->getNumElements();
9798     APInt DemandedElts(VWidth, 1);
9799     APInt UndefElts(VWidth, 0);
9800     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
9801                                               UndefElts)) {
9802       II->setOperand(1, V);
9803       return II;
9804     }
9805     break;
9806   }
9807     
9808   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9809     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9810     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9811       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9812       
9813       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9814       bool AllEltsOk = true;
9815       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9816         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9817             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9818           AllEltsOk = false;
9819           break;
9820         }
9821       }
9822       
9823       if (AllEltsOk) {
9824         // Cast the input vectors to byte vectors.
9825         Value *Op0 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(1), Mask->getType());
9826         Value *Op1 = Builder->CreateBitCast(II->getOperand(2), Mask->getType());
9827         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9828         
9829         // Only extract each element once.
9830         Value *ExtractedElts[32];
9831         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9832         
9833         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9834           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9835             continue;
9836           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9837           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9838           
9839           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9840             ExtractedElts[Idx] = 
9841               Builder->CreateExtractElement(Idx < 16 ? Op0 : Op1, 
9842                   ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Idx&15, false),
9843                                             "tmp");
9844           }
9845         
9846           // Insert this value into the result vector.
9847           Result = Builder->CreateInsertElement(Result, ExtractedElts[Idx],
9848                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i, false),
9849                                                 "tmp");
9850         }
9851         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9852       }
9853     }
9854     break;
9855
9856   case Intrinsic::stackrestore: {
9857     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9858     // happen when variable allocas are DCE'd.
9859     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9860       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9861         BasicBlock::iterator BI = SS;
9862         if (&*++BI == II)
9863           return EraseInstFromFunction(CI);
9864       }
9865     }
9866     
9867     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9868     // same block without an intervening call/alloca.
9869     BasicBlock::iterator BI = II;
9870     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9871     bool CannotRemove = false;
9872     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9873       if (isa<AllocaInst>(BI) || isMalloc(BI)) {
9874         CannotRemove = true;
9875         break;
9876       }
9877       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9878         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9879           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9880           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9881             return EraseInstFromFunction(CI);
9882           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9883         } else {
9884           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9885           // restore.
9886           CannotRemove = true;
9887           break;
9888         }
9889       }
9890     }
9891     
9892     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9893     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9894     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9895       return EraseInstFromFunction(CI);
9896     break;
9897   }
9898   }
9899
9900   return visitCallSite(II);
9901 }
9902
9903 // InvokeInst simplification
9904 //
9905 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9906   return visitCallSite(&II);
9907 }
9908
9909 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9910 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9911 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9912                                          const CastInst * const CI,
9913                                          const TargetData * const TD,
9914                                          const int ix) {
9915   if (!CI->isLosslessCast())
9916     return false;
9917
9918   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9919   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9920   // passed explicitly we could avoid this check.
9921   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9922     return true;
9923
9924   const Type* SrcTy = 
9925             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9926   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9927   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9928     return false;
9929   if (!TD || TD->getTypeAllocSize(SrcTy) != TD->getTypeAllocSize(DstTy))
9930     return false;
9931   return true;
9932 }
9933
9934 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9935 //
9936 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9937   bool Changed = false;
9938
9939   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9940   // to the arguments of the call/invoke.
9941   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9942
9943   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9944
9945   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9946     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9947       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9948       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9949       // be unreachable, as the call is undefined.
9950       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
9951                 UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)), 
9952                                   OldCall);
9953       if (!OldCall->use_empty())
9954         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9955       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9956         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9957       return 0;
9958     }
9959
9960   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9961     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9962     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9963     // that we can't modify the CFG here.
9964     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
9965                UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)),
9966                   CS.getInstruction());
9967
9968     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9969       CS.getInstruction()->
9970         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9971
9972     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9973       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9974       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9975                          ConstantInt::getTrue(*Context), II);
9976     }
9977     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9978   }
9979
9980   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9981     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9982       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9983         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9984
9985   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9986   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9987   if (FTy->isVarArg()) {
9988     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9989     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9990     // the call.
9991     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9992            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9993       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9994       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9995         *I = CI->getOperand(0);
9996         Changed = true;
9997       }
9998     }
9999   }
10000
10001   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
10002     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
10003     CS.setDoesNotThrow();
10004     Changed = true;
10005   }
10006
10007   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
10008 }
10009
10010 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
10011 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
10012 //
10013 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
10014   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
10015   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
10016   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
10017       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
10018     return false;
10019   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
10020   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10021   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
10022
10023   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
10024   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
10025   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
10026   //
10027   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
10028   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
10029   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
10030
10031   if (isa<StructType>(NewRetTy))
10032     return false; // TODO: Handle multiple return values.
10033
10034   // Check to see if we are changing the return type...
10035   if (OldRetTy != NewRetTy) {
10036     if (Callee->isDeclaration() &&
10037         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
10038         // a pointer to an integer of the same size.
10039         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || !TD ||
10040            OldRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
10041           (isa<PointerType>(NewRetTy) || !TD ||
10042            NewRetTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))))
10043       return false;   // Cannot transform this return value.
10044
10045     if (!Caller->use_empty() &&
10046         // void -> non-void is handled specially
10047         NewRetTy != Type::getVoidTy(*Context) && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
10048       return false;   // Cannot transform this return value.
10049
10050     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
10051       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
10052       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
10053         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
10054     }
10055
10056     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
10057     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
10058     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
10059     // the critical edge).  Bail out in this case.
10060     if (!Caller->use_empty())
10061       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
10062         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
10063              UI != E; ++UI)
10064           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
10065             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
10066                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
10067               return false;
10068   }
10069
10070   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
10071   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
10072
10073   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
10074   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
10075     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
10076     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
10077
10078     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
10079       return false;   // Cannot transform this parameter value.
10080
10081     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
10082         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
10083       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
10084
10085     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
10086     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
10087     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
10088       (TD && ((isa<PointerType>(ParamTy) ||
10089       ParamTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext())) &&
10090               (isa<PointerType>(ActTy) ||
10091               ActTy == TD->getIntPtrType(Caller->getContext()))));
10092     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
10093   }
10094
10095   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
10096       Callee->isDeclaration())
10097     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
10098
10099   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
10100       !CallerPAL.isEmpty())
10101     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
10102     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
10103     // that are compatible with being a vararg call argument.
10104     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
10105       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
10106         break;
10107       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
10108       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
10109         return false;
10110     }
10111
10112   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
10113   // inserting cast instructions as necessary...
10114   std::vector<Value*> Args;
10115   Args.reserve(NumActualArgs);
10116   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
10117   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
10118
10119   // Get any return attributes.
10120   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
10121
10122   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
10123   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
10124   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
10125
10126   // Add the new return attributes.
10127   if (RAttrs)
10128     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
10129
10130   AI = CS.arg_begin();
10131   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
10132     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
10133     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
10134       Args.push_back(*AI);
10135     } else {
10136       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
10137           false, ParamTy, false);
10138       Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, ParamTy, "tmp"));
10139     }
10140
10141     // Add any parameter attributes.
10142     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
10143       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
10144   }
10145
10146   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
10147   // now.
10148   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
10149     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
10150
10151   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning.
10152   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
10153     if (!FT->isVarArg()) {
10154       errs() << "WARNING: While resolving call to function '"
10155              << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
10156     } else {
10157       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list.
10158       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
10159         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
10160         if (PTy != (*AI)->getType()) {
10161           // Must promote to pass through va_arg area!
10162           Instruction::CastOps opcode =
10163             CastInst::getCastOpcode(*AI, false, PTy, false);
10164           Args.push_back(Builder->CreateCast(opcode, *AI, PTy, "tmp"));
10165         } else {
10166           Args.push_back(*AI);
10167         }
10168
10169         // Add any parameter attributes.
10170         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
10171           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
10172       }
10173     }
10174   }
10175
10176   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
10177     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
10178
10179   if (NewRetTy == Type::getVoidTy(*Context))
10180     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
10181
10182   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),
10183                                                      attrVec.end());
10184
10185   Instruction *NC;
10186   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10187     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10188                             Args.begin(), Args.end(),
10189                             Caller->getName(), Caller);
10190     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10191     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10192   } else {
10193     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
10194                           Caller->getName(), Caller);
10195     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
10196     if (CI->isTailCall())
10197       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
10198     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
10199     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
10200   }
10201
10202   // Insert a cast of the return type as necessary.
10203   Value *NV = NC;
10204   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
10205     if (NV->getType() != Type::getVoidTy(*Context)) {
10206       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
10207                                                             OldRetTy, false);
10208       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
10209
10210       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
10211       // non-phi, instruction in the normal successor block.
10212       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10213         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
10214         InsertNewInstBefore(NC, *I);
10215       } else {
10216         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
10217         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
10218       }
10219       Worklist.AddUsersToWorkList(*Caller);
10220     } else {
10221       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
10222     }
10223   }
10224
10225   
10226   if (!Caller->use_empty())
10227     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
10228   
10229   EraseInstFromFunction(*Caller);
10230   return true;
10231 }
10232
10233 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
10234 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
10235 //
10236 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
10237   Value *Callee = CS.getCalledValue();
10238   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
10239   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
10240   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
10241
10242   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
10243   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
10244   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
10245     return 0;
10246
10247   IntrinsicInst *Tramp =
10248     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
10249
10250   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
10251   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
10252   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
10253
10254   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
10255   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
10256     unsigned NestIdx = 1;
10257     const Type *NestTy = 0;
10258     Attributes NestAttr = Attribute::None;
10259
10260     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
10261     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
10262          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
10263       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
10264         // Record the parameter type and any other attributes.
10265         NestTy = *I;
10266         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
10267         break;
10268       }
10269
10270     if (NestTy) {
10271       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
10272       std::vector<Value*> NewArgs;
10273       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
10274
10275       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
10276       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
10277
10278       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
10279       // mean appending it.  Likewise for attributes.
10280
10281       // Add any result attributes.
10282       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
10283         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
10284
10285       {
10286         unsigned Idx = 1;
10287         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
10288         do {
10289           if (Idx == NestIdx) {
10290             // Add the chain argument and attributes.
10291             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
10292             if (NestVal->getType() != NestTy)
10293               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
10294             NewArgs.push_back(NestVal);
10295             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
10296           }
10297
10298           if (I == E)
10299             break;
10300
10301           // Add the original argument and attributes.
10302           NewArgs.push_back(*I);
10303           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
10304             NewAttrs.push_back
10305               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
10306
10307           ++Idx, ++I;
10308         } while (1);
10309       }
10310
10311       // Add any function attributes.
10312       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
10313         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
10314
10315       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
10316       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
10317       // with the chain parameter inserted.
10318
10319       std::vector<const Type*> NewTypes;
10320       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
10321
10322       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
10323       // mean appending it.
10324       {
10325         unsigned Idx = 1;
10326         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
10327           E = FTy->param_end();
10328
10329         do {
10330           if (Idx == NestIdx)
10331             // Add the chain's type.
10332             NewTypes.push_back(NestTy);
10333
10334           if (I == E)
10335             break;
10336
10337           // Add the original type.
10338           NewTypes.push_back(*I);
10339
10340           ++Idx, ++I;
10341         } while (1);
10342       }
10343
10344       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
10345       // code sort out any function type mismatches.
10346       FunctionType *NewFTy = FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, 
10347                                                 FTy->isVarArg());
10348       Constant *NewCallee =
10349         NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
10350         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, 
10351                                          PointerType::getUnqual(NewFTy));
10352       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),
10353                                                    NewAttrs.end());
10354
10355       Instruction *NewCaller;
10356       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
10357         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
10358                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
10359                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10360                                        Caller->getName(), Caller);
10361         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
10362         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10363       } else {
10364         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
10365                                      Caller->getName(), Caller);
10366         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
10367           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
10368         cast<CallInst>(NewCaller)->
10369           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
10370         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
10371       }
10372       if (Caller->getType() != Type::getVoidTy(*Context) && !Caller->use_empty())
10373         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
10374       Caller->eraseFromParent();
10375       Worklist.Remove(Caller);
10376       return 0;
10377     }
10378   }
10379
10380   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
10381   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
10382   // code sort out any function type mismatches.
10383   Constant *NewCallee =
10384     NestF->getType() == PTy ? NestF : 
10385                               ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
10386   CS.setCalledFunction(NewCallee);
10387   return CS.getInstruction();
10388 }
10389
10390 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(a,c)]
10391 /// and if a/b/c and the add's all have a single use, turn this into a phi
10392 /// and a single binop.
10393 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10394   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10395   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
10396   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
10397   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
10398   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
10399     
10400   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
10401   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
10402   
10403   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
10404   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10405     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10406     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
10407         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
10408         // types or GEP's with different index types.
10409         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
10410         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
10411       return 0;
10412
10413     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
10414     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
10415       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
10416           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
10417         return 0;
10418     
10419     // Keep track of which operand needs a phi node.
10420     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
10421     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
10422   }
10423
10424   // If both LHS and RHS would need a PHI, don't do this transformation,
10425   // because it would increase the number of PHIs entering the block,
10426   // which leads to higher register pressure. This is especially
10427   // bad when the PHIs are in the header of a loop.
10428   if (!LHSVal && !RHSVal)
10429     return 0;
10430   
10431   // Otherwise, this is safe to transform!
10432   
10433   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
10434   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
10435   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
10436   if (LHSVal == 0) {
10437     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
10438                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
10439     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10440     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
10441     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
10442     LHSVal = NewLHS;
10443   }
10444   
10445   if (RHSVal == 0) {
10446     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
10447                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
10448     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10449     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
10450     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
10451     RHSVal = NewRHS;
10452   }
10453   
10454   // Add all operands to the new PHIs.
10455   if (NewLHS || NewRHS) {
10456     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10457       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10458       if (NewLHS) {
10459         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
10460         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
10461       }
10462       if (NewRHS) {
10463         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
10464         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
10465       }
10466     }
10467   }
10468     
10469   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10470     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10471   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10472   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
10473                          LHSVal, RHSVal);
10474 }
10475
10476 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
10477   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
10478   
10479   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
10480                                         FirstInst->op_end());
10481   // This is true if all GEP bases are allocas and if all indices into them are
10482   // constants.
10483   bool AllBasePointersAreAllocas = true;
10484
10485   // We don't want to replace this phi if the replacement would require
10486   // more than one phi, which leads to higher register pressure. This is
10487   // especially bad when the PHIs are in the header of a loop.
10488   bool NeededPhi = false;
10489   
10490   // Scan to see if all operands are the same opcode, and all have one use.
10491   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10492     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10493     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
10494       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
10495       return 0;
10496
10497     // Keep track of whether or not all GEPs are of alloca pointers.
10498     if (AllBasePointersAreAllocas &&
10499         (!isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) ||
10500          !GEP->hasAllConstantIndices()))
10501       AllBasePointersAreAllocas = false;
10502     
10503     // Compare the operand lists.
10504     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
10505       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
10506         continue;
10507       
10508       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
10509       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
10510       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
10511       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
10512       // for struct indices, which must always be constant.
10513       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
10514           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
10515         return 0;
10516       
10517       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
10518         return 0;
10519
10520       // If we already needed a PHI for an earlier operand, and another operand
10521       // also requires a PHI, we'd be introducing more PHIs than we're
10522       // eliminating, which increases register pressure on entry to the PHI's
10523       // block.
10524       if (NeededPhi)
10525         return 0;
10526
10527       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
10528       NeededPhi = true;
10529     }
10530   }
10531   
10532   // If all of the base pointers of the PHI'd GEPs are from allocas, don't
10533   // bother doing this transformation.  At best, this will just save a bit of
10534   // offset calculation, but all the predecessors will have to materialize the
10535   // stack address into a register anyway.  We'd actually rather *clone* the
10536   // load up into the predecessors so that we have a load of a gep of an alloca,
10537   // which can usually all be folded into the load.
10538   if (AllBasePointersAreAllocas)
10539     return 0;
10540   
10541   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
10542   // that is variable.
10543   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
10544   
10545   bool HasAnyPHIs = false;
10546   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
10547     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
10548     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
10549     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
10550                                      FirstOp->getName()+".pn");
10551     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10552     
10553     NewPN->reserveOperandSpace(e);
10554     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
10555     OperandPhis[i] = NewPN;
10556     FixedOperands[i] = NewPN;
10557     HasAnyPHIs = true;
10558   }
10559
10560   
10561   // Add all operands to the new PHIs.
10562   if (HasAnyPHIs) {
10563     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10564       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10565       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
10566       
10567       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
10568         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
10569           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
10570     }
10571   }
10572   
10573   Value *Base = FixedOperands[0];
10574   return cast<GEPOperator>(FirstInst)->isInBounds() ?
10575     GetElementPtrInst::CreateInBounds(Base, FixedOperands.begin()+1,
10576                                       FixedOperands.end()) :
10577     GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
10578                               FixedOperands.end());
10579 }
10580
10581
10582 /// isSafeAndProfitableToSinkLoad - Return true if we know that it is safe to
10583 /// sink the load out of the block that defines it.  This means that it must be
10584 /// obvious the value of the load is not changed from the point of the load to
10585 /// the end of the block it is in.
10586 ///
10587 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10588 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10589 /// to a register.
10590 static bool isSafeAndProfitableToSinkLoad(LoadInst *L) {
10591   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10592   
10593   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10594     if (BBI->mayWriteToMemory())
10595       return false;
10596   
10597   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10598   // profitable to do this xform.
10599   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10600     bool isAddressTaken = false;
10601     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10602          UI != E; ++UI) {
10603       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10604       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10605         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10606         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10607       }
10608       isAddressTaken = true;
10609       break;
10610     }
10611     
10612     if (!isAddressTaken && AI->isStaticAlloca())
10613       return false;
10614   }
10615   
10616   // If this load is a load from a GEP with a constant offset from an alloca,
10617   // then we don't want to sink it.  In its present form, it will be
10618   // load [constant stack offset].  Sinking it will cause us to have to
10619   // materialize the stack addresses in each predecessor in a register only to
10620   // do a shared load from register in the successor.
10621   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(L->getOperand(0)))
10622     if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)))
10623       if (AI->isStaticAlloca() && GEP->hasAllConstantIndices())
10624         return false;
10625   
10626   return true;
10627 }
10628
10629
10630 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10631 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10632 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10633 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10634   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10635
10636   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10637   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10638   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10639   // code size and simplifying code.
10640   Constant *ConstantOp = 0;
10641   const Type *CastSrcTy = 0;
10642   bool isVolatile = false;
10643   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10644     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10645   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10646     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10647     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10648     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10649     if (ConstantOp == 0)
10650       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10651   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
10652     isVolatile = LI->isVolatile();
10653     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10654     // load and the PHI.
10655     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10656         !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
10657       return 0;
10658     
10659     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10660     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10661     // the path through the other successor.
10662     if (isVolatile &&
10663         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10664       return 0;
10665     
10666   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10667     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10668   } else {
10669     return 0;  // Cannot fold this operation.
10670   }
10671
10672   // Check to see if all arguments are the same operation.
10673   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10674     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10675     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10676     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10677       return 0;
10678     if (CastSrcTy) {
10679       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10680         return 0;  // Cast operation must match.
10681     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10682       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10683       // the load and the PHI.
10684       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10685           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10686           !isSafeAndProfitableToSinkLoad(LI))
10687         return 0;
10688       
10689       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10690       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10691       // the path through the other successor.
10692       if (isVolatile &&
10693           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10694         return 0;
10695       
10696     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10697       return 0;
10698     }
10699   }
10700
10701   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10702   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10703   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10704                                    PN.getName()+".in");
10705   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10706
10707   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10708   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10709
10710   // Add all operands to the new PHI.
10711   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10712     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10713     if (NewInVal != InVal)
10714       InVal = 0;
10715     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10716   }
10717
10718   Value *PhiVal;
10719   if (InVal) {
10720     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10721     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10722     PhiVal = InVal;
10723     delete NewPN;
10724   } else {
10725     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10726     PhiVal = NewPN;
10727   }
10728
10729   // Insert and return the new operation.
10730   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10731     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10732   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10733     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10734   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10735     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(),
10736                            PhiVal, ConstantOp);
10737   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10738   
10739   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10740   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10741   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10742   if (isVolatile)
10743     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10744       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10745   
10746   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10747 }
10748
10749 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10750 /// that is dead.
10751 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10752                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10753   if (PN->use_empty()) return true;
10754   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10755
10756   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10757   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10758     return true;
10759   
10760   // Don't scan crazily complex things.
10761   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10762     return false;
10763
10764   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10765     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10766
10767   return false;
10768 }
10769
10770 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10771 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10772 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10773 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10774                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10775   // See if we already saw this PHI node.
10776   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10777     return true;
10778   
10779   // Don't scan crazily complex things.
10780   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10781     return false;
10782  
10783   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10784   // the value.
10785   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10786     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10787     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10788       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10789         return false;
10790     } else if (Op != NonPhiInVal)
10791       return false;
10792   }
10793   
10794   return true;
10795 }
10796
10797
10798 // PHINode simplification
10799 //
10800 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10801   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10802   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10803   
10804   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10805     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10806
10807   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10808   // reducing code size.
10809   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10810       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
10811       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
10812       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
10813       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
10814       // than themselves more than once.
10815       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10816     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10817       return Result;
10818
10819   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10820   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10821   // PHI)... break the cycle.
10822   if (PN.hasOneUse()) {
10823     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10824     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10825       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10826       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10827       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10828         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10829     }
10830    
10831     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10832     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10833     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10834     // common case here is good because the only other things that catch this
10835     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10836     // late.
10837     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10838         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10839         PHIUser->use_back() == &PN) {
10840       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10841     }
10842   }
10843
10844   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10845   // same value, for example:
10846   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10847   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10848   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10849   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10850   {
10851     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10852     // Scan for the first non-phi operand.
10853     while (InValNo != NumOperandVals && 
10854            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10855       ++InValNo;
10856
10857     if (InValNo != NumOperandVals) {
10858       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10859       
10860       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10861       // there is no need to recursively scan other phis.
10862       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10863         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10864         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10865           break;
10866       }
10867       
10868       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10869       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10870       // the value.
10871       if (InValNo == NumOperandVals) {
10872         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10873         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10874           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10875       }
10876     }
10877   }
10878   return 0;
10879 }
10880
10881 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10882   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10883   // Eliminate 'getelementptr %P, i32 0' and 'getelementptr %P', they are noops.
10884   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10885     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10886
10887   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10888     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10889
10890   bool HasZeroPointerIndex = false;
10891   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10892     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10893
10894   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10895     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10896
10897   // Eliminate unneeded casts for indices.
10898   if (TD) {
10899     bool MadeChange = false;
10900     unsigned PtrSize = TD->getPointerSizeInBits();
10901     
10902     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10903     for (User::op_iterator I = GEP.op_begin() + 1, E = GEP.op_end();
10904          I != E; ++I, ++GTI) {
10905       if (!isa<SequentialType>(*GTI)) continue;
10906       
10907       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10908       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.  This
10909       // explicit cast can make subsequent optimizations more obvious.
10910       unsigned OpBits = cast<IntegerType>((*I)->getType())->getBitWidth();
10911       if (OpBits == PtrSize)
10912         continue;
10913       
10914       *I = Builder->CreateIntCast(*I, TD->getIntPtrType(GEP.getContext()),true);
10915       MadeChange = true;
10916     }
10917     if (MadeChange) return &GEP;
10918   }
10919
10920   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10921   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10922   // getelementptr instructions into a single instruction.
10923   //
10924   if (GEPOperator *Src = dyn_cast<GEPOperator>(PtrOp)) {
10925     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10926     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10927     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10928     //
10929     if (GetElementPtrInst *SrcGEP =
10930           dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src->getOperand(0)))
10931       if (SrcGEP->getNumOperands() == 2)
10932         return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10933
10934     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10935
10936     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10937     bool EndsWithSequential = false;
10938     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*Src), E = gep_type_end(*Src);
10939          I != E; ++I)
10940       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10941
10942     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10943     if (EndsWithSequential) {
10944       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10945       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10946       //
10947       Value *Sum;
10948       Value *SO1 = Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1);
10949       Value *GO1 = GEP.getOperand(1);
10950       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10951         Sum = GO1;
10952       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10953         Sum = SO1;
10954       } else {
10955         // If they aren't the same type, then the input hasn't been processed
10956         // by the loop above yet (which canonicalizes sequential index types to
10957         // intptr_t).  Just avoid transforming this until the input has been
10958         // normalized.
10959         if (SO1->getType() != GO1->getType())
10960           return 0;
10961         Sum = Builder->CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10962       }
10963
10964       // Update the GEP in place if possible.
10965       if (Src->getNumOperands() == 2) {
10966         GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
10967         GEP.setOperand(1, Sum);
10968         return &GEP;
10969       }
10970       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end()-1);
10971       Indices.push_back(Sum);
10972       Indices.append(GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10973     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10974                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10975                Src->getNumOperands() != 1) {
10976       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10977       Indices.append(Src->op_begin()+1, Src->op_end());
10978       Indices.append(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10979     }
10980
10981     if (!Indices.empty())
10982       return (cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() &&
10983               Src->isInBounds()) ?
10984         GetElementPtrInst::CreateInBounds(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
10985                                           Indices.end(), GEP.getName()) :
10986         GetElementPtrInst::Create(Src->getOperand(0), Indices.begin(),
10987                                   Indices.end(), GEP.getName());
10988   }
10989   
10990   // Handle gep(bitcast x) and gep(gep x, 0, 0, 0).
10991   if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {
10992     assert(isa<PointerType>(X->getType()) && "Must be cast from pointer");
10993
10994     // If the input bitcast is actually "bitcast(bitcast(x))", then we don't 
10995     // want to change the gep until the bitcasts are eliminated.
10996     if (getBitCastOperand(X)) {
10997       Worklist.AddValue(PtrOp);
10998       return 0;
10999     }
11000     
11001     // Transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
11002     // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
11003     //
11004     // Likewise, transform: GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
11005     //           into     : GEP i8* X, ...
11006     // 
11007     // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
11008     if (HasZeroPointerIndex) {
11009       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
11010       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
11011       if (const ArrayType *CATy =
11012           dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType())) {
11013         // GEP (bitcast i8* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
11014         if (CATy->getElementType() == XTy->getElementType()) {
11015           // -> GEP i8* X, ...
11016           SmallVector<Value*, 8> Indices(GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
11017           return cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11018             GetElementPtrInst::CreateInBounds(X, Indices.begin(), Indices.end(),
11019                                               GEP.getName()) :
11020             GetElementPtrInst::Create(X, Indices.begin(), Indices.end(),
11021                                       GEP.getName());
11022         }
11023         
11024         if (const ArrayType *XATy = dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType())){
11025           // GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ... ?
11026           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
11027             // -> GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
11028             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
11029             // to an array of the same type as the destination pointer
11030             // array.  Because the array type is never stepped over (there
11031             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
11032             GEP.setOperand(0, X);
11033             return &GEP;
11034           }
11035         }
11036       }
11037     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
11038       // Transform things like:
11039       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
11040       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
11041       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
11042       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
11043       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
11044           TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
11045           TD->getTypeAllocSize(ResElTy)) {
11046         Value *Idx[2];
11047         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11048         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
11049         Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11050           Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
11051           Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
11052         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
11053         return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
11054       }
11055       
11056       // Transform things like:
11057       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
11058       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
11059       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
11060       
11061       if (TD && isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::getInt8Ty(*Context)) {
11062         uint64_t ArrayEltSize =
11063             TD->getTypeAllocSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
11064         
11065         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
11066         // allow either a mul, shift, or constant here.
11067         Value *NewIdx = 0;
11068         ConstantInt *Scale = 0;
11069         if (ArrayEltSize == 1) {
11070           NewIdx = GEP.getOperand(1);
11071           Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(NewIdx->getType()), 1);
11072         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
11073           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
11074           Scale = CI;
11075         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
11076           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
11077               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
11078             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
11079             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
11080             Scale = ConstantInt::get(cast<IntegerType>(Inst->getType()),
11081                                      1ULL << ShAmtVal);
11082             NewIdx = Inst->getOperand(0);
11083           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
11084                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
11085             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
11086             NewIdx = Inst->getOperand(0);
11087           }
11088         }
11089         
11090         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
11091         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
11092         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
11093         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
11094         if (ArrayEltSize && Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
11095             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
11096           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
11097                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
11098           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
11099             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
11100                                                        false /*ZExt*/);
11101             NewIdx = Builder->CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
11102           }
11103
11104           // Insert the new GEP instruction.
11105           Value *Idx[2];
11106           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11107           Idx[1] = NewIdx;
11108           Value *NewGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11109             Builder->CreateInBoundsGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()) :
11110             Builder->CreateGEP(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
11111           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
11112           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
11113         }
11114       }
11115     }
11116   }
11117   
11118   /// See if we can simplify:
11119   ///   X = bitcast A* to B*
11120   ///   Y = gep X, <...constant indices...>
11121   /// into a gep of the original struct.  This is important for SROA and alias
11122   /// analysis of unions.  If "A" is also a bitcast, wait for A/X to be merged.
11123   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(PtrOp)) {
11124     if (TD &&
11125         !isa<BitCastInst>(BCI->getOperand(0)) && GEP.hasAllConstantIndices()) {
11126       // Determine how much the GEP moves the pointer.  We are guaranteed to get
11127       // a constant back from EmitGEPOffset.
11128       ConstantInt *OffsetV =
11129                     cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(&GEP, GEP, *this));
11130       int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
11131       
11132       // If this GEP instruction doesn't move the pointer, just replace the GEP
11133       // with a bitcast of the real input to the dest type.
11134       if (Offset == 0) {
11135         // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
11136         // converted to match the type of the cast, don't touch this.
11137         if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0)) ||
11138             isMalloc(BCI->getOperand(0))) {
11139           // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
11140           if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
11141             if (I != BCI) {
11142               I->takeName(BCI);
11143               BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
11144               ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
11145             }
11146             return &GEP;
11147           }
11148         }
11149         return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
11150       }
11151       
11152       // Otherwise, if the offset is non-zero, we need to find out if there is a
11153       // field at Offset in 'A's type.  If so, we can pull the cast through the
11154       // GEP.
11155       SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
11156       const Type *InTy =
11157         cast<PointerType>(BCI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
11158       if (FindElementAtOffset(InTy, Offset, NewIndices, TD, Context)) {
11159         Value *NGEP = cast<GEPOperator>(&GEP)->isInBounds() ?
11160           Builder->CreateInBoundsGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
11161                                      NewIndices.end()) :
11162           Builder->CreateGEP(BCI->getOperand(0), NewIndices.begin(),
11163                              NewIndices.end());
11164         
11165         if (NGEP->getType() == GEP.getType())
11166           return ReplaceInstUsesWith(GEP, NGEP);
11167         NGEP->takeName(&GEP);
11168         return new BitCastInst(NGEP, GEP.getType());
11169       }
11170     }
11171   }    
11172     
11173   return 0;
11174 }
11175
11176 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
11177   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
11178   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
11179     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
11180       const Type *NewTy = 
11181         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
11182       AllocationInst *New = 0;
11183
11184       // Create and insert the replacement instruction...
11185       if (isa<MallocInst>(AI))
11186         New = Builder->CreateMalloc(NewTy, 0, AI.getName());
11187       else {
11188         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
11189         New = Builder->CreateAlloca(NewTy, 0, AI.getName());
11190       }
11191       New->setAlignment(AI.getAlignment());
11192
11193       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
11194       // allocas if possible...also skip interleaved debug info
11195       //
11196       BasicBlock::iterator It = New;
11197       while (isa<AllocationInst>(*It) || isa<DbgInfoIntrinsic>(*It)) ++It;
11198
11199       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
11200       // insert our getelementptr instruction...
11201       //
11202       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11203       Value *Idx[2];
11204       Idx[0] = NullIdx;
11205       Idx[1] = NullIdx;
11206       Value *V = GetElementPtrInst::CreateInBounds(New, Idx, Idx + 2,
11207                                                    New->getName()+".sub", It);
11208
11209       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
11210       // allocation.
11211       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
11212     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
11213       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
11214     }
11215   }
11216
11217   if (TD && isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized()) {
11218     // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
11219     // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate
11220     // and return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
11221     if (TD->getTypeAllocSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
11222       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
11223
11224     // If the alignment is 0 (unspecified), assign it the preferred alignment.
11225     if (AI.getAlignment() == 0)
11226       AI.setAlignment(TD->getPrefTypeAlignment(AI.getAllocatedType()));
11227   }
11228
11229   return 0;
11230 }
11231
11232 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
11233   Value *Op = FI.getOperand(0);
11234
11235   // free undef -> unreachable.
11236   if (isa<UndefValue>(Op)) {
11237     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
11238     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(*Context),
11239            UndefValue::get(Type::getInt1PtrTy(*Context)), &FI);
11240     return EraseInstFromFunction(FI);
11241   }
11242   
11243   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
11244   // when lots of inlining happens.
11245   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
11246     return EraseInstFromFunction(FI);
11247   
11248   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
11249   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
11250     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
11251     return &FI;
11252   }
11253   
11254   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
11255   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
11256     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
11257       Worklist.Add(GEPI);
11258       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
11259       return &FI;
11260     }
11261   }
11262   
11263   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
11264   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
11265     if (MI->hasOneUse()) {
11266       EraseInstFromFunction(FI);
11267       return EraseInstFromFunction(*MI);
11268     }
11269   if (isMalloc(Op)) {
11270     if (CallInst* CI = extractMallocCallFromBitCast(Op)) {
11271       if (Op->hasOneUse() && CI->hasOneUse()) {
11272         EraseInstFromFunction(FI);
11273         EraseInstFromFunction(*CI);
11274         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
11275       }
11276     } else {
11277       // Op is a call to malloc
11278       if (Op->hasOneUse()) {
11279         EraseInstFromFunction(FI);
11280         return EraseInstFromFunction(*cast<Instruction>(Op));
11281       }
11282     }
11283   }
11284
11285   return 0;
11286 }
11287
11288
11289 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
11290 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
11291                                         const TargetData *TD) {
11292   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
11293   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11294   LLVMContext *Context = IC.getContext();
11295
11296   if (TD) {
11297     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
11298       // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
11299       // directly if string length is small enough.
11300       std::string Str;
11301       if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
11302         unsigned len = Str.length();
11303         const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
11304         unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
11305         // Replace LI with immediate integer store.
11306         if ((numBits >> 3) == len + 1) {
11307           APInt StrVal(numBits, 0);
11308           APInt SingleChar(numBits, 0);
11309           if (TD->isLittleEndian()) {
11310             for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
11311               SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
11312               StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
11313             }
11314           } else {
11315             for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
11316               SingleChar = (uint64_t) Str[i] & UCHAR_MAX;
11317               StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
11318             }
11319             // Append NULL at the end.
11320             SingleChar = 0;
11321             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
11322           }
11323           Value *NL = ConstantInt::get(*Context, StrVal);
11324           return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
11325         }
11326       }
11327     }
11328   }
11329
11330   const PointerType *DestTy = cast<PointerType>(CI->getType());
11331   const Type *DestPTy = DestTy->getElementType();
11332   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
11333
11334     // If the address spaces don't match, don't eliminate the cast.
11335     if (DestTy->getAddressSpace() != SrcTy->getAddressSpace())
11336       return 0;
11337
11338     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11339
11340     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
11341          isa<VectorType>(DestPTy)) {
11342       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11343       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11344       // constants.
11345       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
11346         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11347           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
11348             Value *Idxs[2];
11349             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*Context));
11350             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
11351             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
11352             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11353           }
11354
11355       if (IC.getTargetData() &&
11356           (SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
11357             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
11358           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
11359           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
11360           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
11361           IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
11362                IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
11363
11364         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11365         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
11366         // the result of the loaded value.
11367         Value *NewLoad = 
11368           IC.Builder->CreateLoad(CastOp, LI.isVolatile(), CI->getName());
11369         // Now cast the result of the load.
11370         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
11371       }
11372     }
11373   }
11374   return 0;
11375 }
11376
11377 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
11378   Value *Op = LI.getOperand(0);
11379
11380   // Attempt to improve the alignment.
11381   if (TD) {
11382     unsigned KnownAlign =
11383       GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD->getPrefTypeAlignment(LI.getType()));
11384     if (KnownAlign >
11385         (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
11386                                   LI.getAlignment()))
11387       LI.setAlignment(KnownAlign);
11388   }
11389
11390   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe.
11391   if (isa<CastInst>(Op))
11392     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11393       return Res;
11394
11395   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
11396   if (LI.isVolatile()) return 0;
11397   
11398   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
11399   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
11400   // separated by a few arithmetic operations.
11401   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
11402   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
11403     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
11404
11405   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
11406     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
11407     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11408     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) && GEPI->getPointerAddressSpace() == 0){
11409       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11410       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11411       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11412       // CFG.
11413       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11414                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11415       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11416     }
11417   } 
11418
11419   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
11420     // load null/undef -> undef
11421     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
11422     if (isa<UndefValue>(C) ||
11423         (C->isNullValue() && LI.getPointerAddressSpace() == 0)) {
11424       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
11425       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
11426       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
11427       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11428                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11429       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11430     }
11431
11432     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
11433     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
11434       if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
11435         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
11436
11437     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
11438     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
11439       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
11440         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
11441           if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer())
11442             if (Constant *V = 
11443                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
11444               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
11445         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
11446           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
11447           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
11448           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
11449           // CFG.
11450           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
11451                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
11452           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11453         }
11454
11455       } else if (CE->isCast()) {
11456         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
11457           return Res;
11458       }
11459     }
11460   }
11461     
11462   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
11463   // is all undef or zero, we know what it loads.
11464   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
11465     if (GV->isConstant() && GV->hasDefinitiveInitializer()) {
11466       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
11467         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
11468       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
11469         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11470     }
11471   }
11472
11473   if (Op->hasOneUse()) {
11474     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11475     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11476     // exposes redundancy in the code.
11477     //
11478     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11479     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11480     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11481     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11482     // unconditionally.
11483     //
11484     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11485       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11486       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11487           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11488         Value *V1 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(1),
11489                                         SI->getOperand(1)->getName()+".val");
11490         Value *V2 = Builder->CreateLoad(SI->getOperand(2),
11491                                         SI->getOperand(2)->getName()+".val");
11492         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11493       }
11494
11495       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11496       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11497         if (C->isNullValue()) {
11498           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11499           return &LI;
11500         }
11501
11502       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11503       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11504         if (C->isNullValue()) {
11505           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11506           return &LI;
11507         }
11508     }
11509   }
11510   return 0;
11511 }
11512
11513 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11514 /// when possible.  This makes it generally easy to do alias analysis and/or
11515 /// SROA/mem2reg of the memory object.
11516 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11517   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11518   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11519
11520   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11521   const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType());
11522   if (SrcTy == 0) return 0;
11523   
11524   const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11525
11526   if (!DestPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(DestPTy))
11527     return 0;
11528   
11529   /// NewGEPIndices - If SrcPTy is an aggregate type, we can emit a "noop gep"
11530   /// to its first element.  This allows us to handle things like:
11531   ///   store i32 xxx, (bitcast {foo*, float}* %P to i32*)
11532   /// on 32-bit hosts.
11533   SmallVector<Value*, 4> NewGEPIndices;
11534   
11535   // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11536   // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11537   // constants.
11538   if (isa<ArrayType>(SrcPTy) || isa<StructType>(SrcPTy)) {
11539     // Index through pointer.
11540     Constant *Zero = Constant::getNullValue(Type::getInt32Ty(*IC.getContext()));
11541     NewGEPIndices.push_back(Zero);
11542     
11543     while (1) {
11544       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcPTy)) {
11545         if (!STy->getNumElements()) /* Struct can be empty {} */
11546           break;
11547         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11548         SrcPTy = STy->getElementType(0);
11549       } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy)) {
11550         NewGEPIndices.push_back(Zero);
11551         SrcPTy = ATy->getElementType();
11552       } else {
11553         break;
11554       }
11555     }
11556     
11557     SrcTy = PointerType::get(SrcPTy, SrcTy->getAddressSpace());
11558   }
11559
11560   if (!SrcPTy->isInteger() && !isa<PointerType>(SrcPTy))
11561     return 0;
11562   
11563   // If the pointers point into different address spaces or if they point to
11564   // values with different sizes, we can't do the transformation.
11565   if (!IC.getTargetData() ||
11566       SrcTy->getAddressSpace() != 
11567         cast<PointerType>(CI->getType())->getAddressSpace() ||
11568       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(SrcPTy) !=
11569       IC.getTargetData()->getTypeSizeInBits(DestPTy))
11570     return 0;
11571
11572   // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11573   // the same size.  Instead of casting the pointer before 
11574   // the store, cast the value to be stored.
11575   Value *NewCast;
11576   Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11577   Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11578   const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11579   const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11580   if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11581     if (CastSrcTy->isInteger())
11582       opcode = Instruction::IntToPtr;
11583   } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11584     if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11585       opcode = Instruction::PtrToInt;
11586   }
11587   
11588   // SIOp0 is a pointer to aggregate and this is a store to the first field,
11589   // emit a GEP to index into its first field.
11590   if (!NewGEPIndices.empty())
11591     CastOp = IC.Builder->CreateInBoundsGEP(CastOp, NewGEPIndices.begin(),
11592                                            NewGEPIndices.end());
11593   
11594   NewCast = IC.Builder->CreateCast(opcode, SIOp0, CastDstTy,
11595                                    SIOp0->getName()+".c");
11596   return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11597 }
11598
11599 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11600 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11601 /// value in code like this:
11602 ///   %t0 = getelementptr \@a, 0, 3
11603 ///   store i32 0, i32* %t0
11604 ///   %t1 = getelementptr \@a, 0, 3
11605 ///   %t2 = load i32* %t1
11606 ///
11607 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11608   // Test if the values are trivially equivalent.
11609   if (A == B) return true;
11610   
11611   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11612   // This uses isIdenticalToWhenDefined instead of isIdenticalTo because
11613   // its only used to compare two uses within the same basic block, which
11614   // means that they'll always either have the same value or one of them
11615   // will have an undefined value.
11616   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11617       isa<CastInst>(A) ||
11618       isa<PHINode>(A) ||
11619       isa<GetElementPtrInst>(A))
11620     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11621       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalToWhenDefined(BI))
11622         return true;
11623   
11624   // Otherwise they may not be equivalent.
11625   return false;
11626 }
11627
11628 // If this instruction has two uses, one of which is a llvm.dbg.declare,
11629 // return the llvm.dbg.declare.
11630 DbgDeclareInst *InstCombiner::hasOneUsePlusDeclare(Value *V) {
11631   if (!V->hasNUses(2))
11632     return 0;
11633   for (Value::use_iterator UI = V->use_begin(), E = V->use_end();
11634        UI != E; ++UI) {
11635     if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI))
11636       return DI;
11637     if (isa<BitCastInst>(UI) && UI->hasOneUse()) {
11638       if (DbgDeclareInst *DI = dyn_cast<DbgDeclareInst>(UI->use_begin()))
11639         return DI;
11640       }
11641   }
11642   return 0;
11643 }
11644
11645 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11646   Value *Val = SI.getOperand(0);
11647   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11648
11649   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11650     EraseInstFromFunction(SI);
11651     ++NumCombined;
11652     return 0;
11653   }
11654   
11655   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11656   // alloca dead.
11657   // If the RHS is an alloca with a two uses, the other one being a 
11658   // llvm.dbg.declare, zapify the store and the declare, making the
11659   // alloca dead.  We must do this to prevent declare's from affecting
11660   // codegen.
11661   if (!SI.isVolatile()) {
11662     if (Ptr->hasOneUse()) {
11663       if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11664         EraseInstFromFunction(SI);
11665         ++NumCombined;
11666         return 0;
11667       }
11668       if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
11669         if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0))) {
11670           if (GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11671             EraseInstFromFunction(SI);
11672             ++NumCombined;
11673             return 0;
11674           }
11675           if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(GEP->getOperand(0))) {
11676             EraseInstFromFunction(*DI);
11677             EraseInstFromFunction(SI);
11678             ++NumCombined;
11679             return 0;
11680           }
11681         }
11682       }
11683     }
11684     if (DbgDeclareInst *DI = hasOneUsePlusDeclare(Ptr)) {
11685       EraseInstFromFunction(*DI);
11686       EraseInstFromFunction(SI);
11687       ++NumCombined;
11688       return 0;
11689     }
11690   }
11691
11692   // Attempt to improve the alignment.
11693   if (TD) {
11694     unsigned KnownAlign =
11695       GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD->getPrefTypeAlignment(Val->getType()));
11696     if (KnownAlign >
11697         (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11698                                   SI.getAlignment()))
11699       SI.setAlignment(KnownAlign);
11700   }
11701
11702   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consecutive
11703   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11704   // situation often occurs with bitfield accesses.
11705   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11706   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11707        --ScanInsts) {
11708     --BBI;
11709     // Don't count debug info directives, lest they affect codegen,
11710     // and we skip pointer-to-pointer bitcasts, which are NOPs.
11711     // It is necessary for correctness to skip those that feed into a
11712     // llvm.dbg.declare, as these are not present when debugging is off.
11713     if (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11714         (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
11715       ScanInsts++;
11716       continue;
11717     }    
11718     
11719     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11720       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11721       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11722                                                           SI.getOperand(1))) {
11723         ++NumDeadStore;
11724         ++BBI;
11725         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11726         continue;
11727       }
11728       break;
11729     }
11730     
11731     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11732     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11733     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11734     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11735       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11736           !SI.isVolatile()) {
11737         EraseInstFromFunction(SI);
11738         ++NumCombined;
11739         return 0;
11740       }
11741       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11742       // may not be dead.
11743       break;
11744     }
11745     
11746     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11747     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11748       break;
11749   }
11750   
11751   
11752   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11753
11754   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11755   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr) && SI.getPointerAddressSpace() == 0) {
11756     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11757       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11758       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11759         Worklist.Add(U);  // Dropped a use.
11760       ++NumCombined;
11761     }
11762     return 0;  // Do not modify these!
11763   }
11764
11765   // store undef, Ptr -> noop
11766   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11767     EraseInstFromFunction(SI);
11768     ++NumCombined;
11769     return 0;
11770   }
11771
11772   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11773   // source instead.
11774   if (isa<CastInst>(Ptr))
11775     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11776       return Res;
11777   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11778     if (CE->isCast())
11779       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11780         return Res;
11781
11782   
11783   // If this store is the last instruction in the basic block (possibly
11784   // excepting debug info instructions and the pointer bitcasts that feed
11785   // into them), and if the block ends with an unconditional branch, try
11786   // to move it to the successor block.
11787   BBI = &SI; 
11788   do {
11789     ++BBI;
11790   } while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11791            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType())));
11792   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11793     if (BI->isUnconditional())
11794       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11795         return 0;  // xform done!
11796   
11797   return 0;
11798 }
11799
11800 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11801 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11802 /// into a phi node with a store in the successor.
11803 ///
11804 /// Simplify things like:
11805 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11806 /// into a phi node with a store in the successor.
11807 ///
11808 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11809   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11810   
11811   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11812   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11813   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11814   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11815   
11816   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11817   // the other predecessor.
11818   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11819   BasicBlock *OtherBB = 0;
11820   if (*PI != StoreBB)
11821     OtherBB = *PI;
11822   ++PI;
11823   if (PI == pred_end(DestBB))
11824     return false;
11825   
11826   if (*PI != StoreBB) {
11827     if (OtherBB)
11828       return false;
11829     OtherBB = *PI;
11830   }
11831   if (++PI != pred_end(DestBB))
11832     return false;
11833
11834   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11835   // for example, if SI is in an infinite loop)
11836   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11837     return false;
11838
11839   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11840   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11841   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11842   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11843     return false;
11844   
11845   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11846   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11847   StoreInst *OtherStore = 0;
11848   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11849     --BBI;
11850     // Skip over debugging info.
11851     while (isa<DbgInfoIntrinsic>(BBI) ||
11852            (isa<BitCastInst>(BBI) && isa<PointerType>(BBI->getType()))) {
11853       if (BBI==OtherBB->begin())
11854         return false;
11855       --BBI;
11856     }
11857     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11858     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11859     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11860       return false;
11861   } else {
11862     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11863     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11864     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11865         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11866       return false;
11867     
11868     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11869     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11870     // lives in OtherBB.
11871     for (;; --BBI) {
11872       // Check to see if we find the matching store.
11873       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11874         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11875           return false;
11876         break;
11877       }
11878       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11879       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11880       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11881           BBI == OtherBB->begin())
11882         return false;
11883     }
11884     
11885     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11886     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11887     // StoreBB.
11888     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11889       // FIXME: This should really be AA driven.
11890       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11891         return false;
11892     }
11893   }
11894   
11895   // Insert a PHI node now if we need it.
11896   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11897   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11898     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11899     PN->reserveOperandSpace(2);
11900     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11901     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11902     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11903   }
11904   
11905   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11906   // insert it.
11907   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11908   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11909                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11910   
11911   // Nuke the old stores.
11912   EraseInstFromFunction(SI);
11913   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11914   ++NumCombined;
11915   return true;
11916 }
11917
11918
11919 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11920   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11921   Value *X = 0;
11922   BasicBlock *TrueDest;
11923   BasicBlock *FalseDest;
11924   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11925       !isa<Constant>(X)) {
11926     // Swap Destinations and condition...
11927     BI.setCondition(X);
11928     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11929     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11930     return &BI;
11931   }
11932
11933   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11934   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11935   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11936                              TrueDest, FalseDest)) &&
11937       BI.getCondition()->hasOneUse())
11938     if (FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11939         FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) {
11940       FCmpInst *Cond = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11941       Cond->setPredicate(FCmpInst::getInversePredicate(FPred));
11942       
11943       // Swap Destinations and condition.
11944       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11945       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11946       Worklist.Add(Cond);
11947       return &BI;
11948     }
11949
11950   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11951   ICmpInst::Predicate IPred;
11952   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11953                       TrueDest, FalseDest)) &&
11954       BI.getCondition()->hasOneUse())
11955     if (IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11956         IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11957         IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) {
11958       ICmpInst *Cond = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11959       Cond->setPredicate(ICmpInst::getInversePredicate(IPred));
11960       // Swap Destinations and condition.
11961       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11962       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11963       Worklist.Add(Cond);
11964       return &BI;
11965     }
11966
11967   return 0;
11968 }
11969
11970 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11971   Value *Cond = SI.getCondition();
11972   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11973     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11974       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11975         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11976         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11977           SI.setOperand(i,
11978                    ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11979                                                 AddRHS));
11980         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11981         Worklist.Add(I);
11982         return &SI;
11983       }
11984   }
11985   return 0;
11986 }
11987
11988 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11989   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11990
11991   if (!EV.hasIndices())
11992     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11993
11994   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11995     if (isa<UndefValue>(C))
11996       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11997       
11998     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11999       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
12000
12001     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
12002       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
12003       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
12004       if (EV.getNumIndices() > 1)
12005         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
12006         // first index
12007         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
12008       else
12009         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
12010     }
12011     return 0; // Can't handle other constants
12012   } 
12013   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
12014     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
12015     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
12016     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
12017          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
12018          exti != exte && insi != inse;
12019          ++exti, ++insi) {
12020       if (*insi != *exti)
12021         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
12022         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
12023         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
12024         // operand of the insert. i.e., replace
12025         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
12026         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
12027         // with
12028         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
12029         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
12030                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
12031     }
12032     if (exti == exte && insi == inse)
12033       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
12034       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
12035       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
12036       // with "i32 42"
12037       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
12038     if (exti == exte) {
12039       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
12040       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
12041       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
12042       // with
12043       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
12044       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
12045       // by switching the order of the insert and extract (though the
12046       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
12047       Value *NewEV = Builder->CreateExtractValue(IV->getAggregateOperand(),
12048                                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end());
12049       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
12050                                      insi, inse);
12051     }
12052     if (insi == inse)
12053       // The insert list is a prefix of the extract list
12054       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
12055       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
12056       // i.e., replace
12057       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
12058       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
12059       // with
12060       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
12061       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
12062                                       exti, exte);
12063   }
12064   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
12065   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
12066   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
12067   // the value inserted, if appropriate).
12068   return 0;
12069 }
12070
12071 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
12072 /// is to leave as a vector operation.
12073 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
12074   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
12075     return true;
12076   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
12077     if (isConstant) return true;
12078     // If all elts are the same, we can extract.
12079     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
12080     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
12081       if (C->getOperand(i) != Op0)
12082         return false;
12083     return true;
12084   }
12085   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
12086   if (!I) return false;
12087   
12088   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
12089   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
12090   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
12091       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
12092     return true;
12093   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
12094     return true;
12095   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
12096     if (BO->hasOneUse() &&
12097         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
12098          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
12099       return true;
12100   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
12101     if (CI->hasOneUse() &&
12102         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
12103          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
12104       return true;
12105   
12106   return false;
12107 }
12108
12109 /// Read and decode a shufflevector mask.
12110 ///
12111 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
12112 /// elements in the input.
12113 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
12114   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
12115   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
12116     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
12117   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
12118     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
12119
12120   std::vector<unsigned> Result;
12121   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
12122   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
12123     if (isa<UndefValue>(*i))
12124       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
12125     else
12126       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
12127   return Result;
12128 }
12129
12130 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
12131 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
12132 /// extracted from the vector.
12133 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo,
12134                                 LLVMContext *Context) {
12135   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
12136   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
12137   unsigned Width = PTy->getNumElements();
12138   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
12139     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12140   
12141   if (isa<UndefValue>(V))
12142     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12143   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
12144     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
12145   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
12146     return CP->getOperand(EltNo);
12147   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12148     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
12149     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
12150       return 0;
12151     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
12152     
12153     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
12154     // inserted value.
12155     if (EltNo == IIElt) 
12156       return III->getOperand(1);
12157     
12158     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
12159     // vector input.
12160     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo, Context);
12161   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
12162     unsigned LHSWidth =
12163       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12164     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
12165     if (InEl < LHSWidth)
12166       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl, Context);
12167     else if (InEl < LHSWidth*2)
12168       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth, Context);
12169     else
12170       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
12171   }
12172   
12173   // Otherwise, we don't know.
12174   return 0;
12175 }
12176
12177 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
12178   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
12179   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
12180     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12181
12182   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
12183   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
12184     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
12185   
12186   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
12187     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
12188     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
12189     // (we do that below, but only when the index is constant).
12190     Constant *op0 = C->getOperand(0);
12191     for (unsigned i = 1; i != C->getNumOperands(); ++i)
12192       if (C->getOperand(i) != op0) {
12193         op0 = 0; 
12194         break;
12195       }
12196     if (op0)
12197       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
12198   }
12199   
12200   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
12201   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
12202   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
12203     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
12204     unsigned VectorWidth = EI.getVectorOperandType()->getNumElements();
12205       
12206     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
12207     // crashing the code below.
12208     if (IndexVal >= VectorWidth)
12209       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12210     
12211     // This instruction only demands the single element from the input vector.
12212     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
12213     // property.
12214     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
12215       APInt UndefElts(VectorWidth, 0);
12216       APInt DemandedMask(VectorWidth, 1 << IndexVal);
12217       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
12218                                                 DemandedMask, UndefElts)) {
12219         EI.setOperand(0, V);
12220         return &EI;
12221       }
12222     }
12223     
12224     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal, Context))
12225       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
12226     
12227     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
12228     // the same number of elements, see if we can find the source element from
12229     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
12230     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
12231       if (const VectorType *VT = 
12232               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
12233         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
12234           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0),
12235                                              IndexVal, Context))
12236             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
12237     }
12238   }
12239   
12240   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
12241     // Push extractelement into predecessor operation if legal and
12242     // profitable to do so
12243     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
12244       if (I->hasOneUse() &&
12245           CheapToScalarize(BO, isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1)))) {
12246         Value *newEI0 =
12247           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
12248                                         EI.getName()+".lhs");
12249         Value *newEI1 =
12250           Builder->CreateExtractElement(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
12251                                         EI.getName()+".rhs");
12252         return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
12253       }
12254     } else if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
12255       // Extracting the inserted element?
12256       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
12257         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
12258       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
12259       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
12260       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) && isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
12261         Worklist.AddValue(EI.getOperand(0));
12262         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
12263         return &EI;
12264       }
12265     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
12266       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
12267       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
12268       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
12269         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
12270         Value *Src;
12271         unsigned LHSWidth =
12272           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12273
12274         if (SrcIdx < LHSWidth)
12275           Src = SVI->getOperand(0);
12276         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
12277           SrcIdx -= LHSWidth;
12278           Src = SVI->getOperand(1);
12279         } else {
12280           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
12281         }
12282         return ExtractElementInst::Create(Src,
12283                          ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), SrcIdx,
12284                                           false));
12285       }
12286     }
12287     // FIXME: Canonicalize extractelement(bitcast) -> bitcast(extractelement)
12288   }
12289   return 0;
12290 }
12291
12292 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
12293 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
12294 /// Otherwise, return false.
12295 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
12296                                          std::vector<Constant*> &Mask,
12297                                          LLVMContext *Context) {
12298   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
12299          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
12300   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12301
12302   if (isa<UndefValue>(V)) {
12303     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12304     return true;
12305   } else if (V == LHS) {
12306     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12307       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i));
12308     return true;
12309   } else if (V == RHS) {
12310     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12311       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i+NumElts));
12312     return true;
12313   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12314     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12315     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12316     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12317     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12318     
12319     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
12320       return false;
12321     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12322     
12323     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
12324       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12325       // transitively ok.
12326       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask, Context)) {
12327         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
12328         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context));
12329         return true;
12330       }      
12331     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
12332       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
12333           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12334         unsigned ExtractedIdx =
12335           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12336         
12337         // This must be extracting from either LHS or RHS.
12338         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
12339           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
12340           // transitively ok.
12341           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask, Context)) {
12342             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
12343             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
12344               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12345                  ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx);
12346             } else {
12347               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
12348               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12349                 ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx+NumElts);
12350               
12351             }
12352             return true;
12353           }
12354         }
12355       }
12356     }
12357   }
12358   // TODO: Handle shufflevector here!
12359   
12360   return false;
12361 }
12362
12363 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
12364 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
12365 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
12366 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
12367                                      Value *&RHS, LLVMContext *Context) {
12368   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
12369          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
12370          "Invalid shuffle!");
12371   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
12372
12373   if (isa<UndefValue>(V)) {
12374     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12375     return V;
12376   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
12377     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), 0));
12378     return V;
12379   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
12380     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
12381     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
12382     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
12383     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
12384     
12385     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12386       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12387           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
12388         unsigned ExtractedIdx =
12389           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12390         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12391         
12392         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
12393         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
12394         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
12395           RHS = EI->getOperand(0);
12396           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS, Context);
12397           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
12398             ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NumElts+ExtractedIdx);
12399           return V;
12400         }
12401         
12402         if (VecOp == RHS) {
12403           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask,
12404                                             RHS, Context);
12405           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
12406           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
12407             if (i != InsertedIdx)
12408               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NumElts+i);
12409           }
12410           return V;
12411         }
12412         
12413         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
12414         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
12415         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask,
12416                                          Context))
12417           return EI->getOperand(0);
12418         
12419       }
12420     }
12421   }
12422   // TODO: Handle shufflevector here!
12423   
12424   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
12425   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
12426     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), i));
12427   return V;
12428 }
12429
12430 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
12431   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
12432   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
12433   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
12434   
12435   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
12436   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
12437     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12438   
12439   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
12440   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
12441   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
12442     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
12443         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
12444       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
12445       unsigned ExtractedIdx =
12446         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
12447       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
12448       
12449       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
12450         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
12451       
12452       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
12453         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
12454       
12455       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
12456       // back into the same place, just use the input vector.
12457       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
12458         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
12459       
12460       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
12461       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
12462       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
12463       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
12464       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
12465         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
12466         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
12467         // Build a new shuffle mask.
12468         std::vector<Constant*> Mask;
12469         if (isa<UndefValue>(VecOp))
12470           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12471         else {
12472           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
12473           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context),
12474                                                        NumVectorElts));
12475         } 
12476         Mask[InsertedIdx] = 
12477                            ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), ExtractedIdx);
12478         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
12479                                      ConstantVector::get(Mask));
12480       }
12481       
12482       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
12483       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
12484       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
12485         std::vector<Constant*> Mask;
12486         Value *RHS = 0;
12487         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS, Context);
12488         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
12489         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
12490         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS,
12491                                      ConstantVector::get(Mask));
12492       }
12493     }
12494   }
12495
12496   unsigned VWidth = cast<VectorType>(VecOp->getType())->getNumElements();
12497   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12498   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12499   if (SimplifyDemandedVectorElts(&IE, AllOnesEltMask, UndefElts))
12500     return &IE;
12501
12502   return 0;
12503 }
12504
12505
12506 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
12507   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
12508   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
12509   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
12510
12511   bool MadeChange = false;
12512
12513   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
12514   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
12515     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
12516
12517   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
12518
12519   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
12520     return 0;
12521
12522   APInt UndefElts(VWidth, 0);
12523   APInt AllOnesEltMask(APInt::getAllOnesValue(VWidth));
12524   if (SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
12525     LHS = SVI.getOperand(0);
12526     RHS = SVI.getOperand(1);
12527     MadeChange = true;
12528   }
12529   
12530   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
12531   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
12532   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
12533     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
12534       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
12535       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12536     }
12537     
12538     // Remap any references to RHS to use LHS.
12539     std::vector<Constant*> Elts;
12540     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12541       if (Mask[i] >= 2*e)
12542         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12543       else {
12544         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
12545             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
12546           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
12547           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12548         } else {
12549           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
12550           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), Mask[i]));
12551         }
12552       }
12553     }
12554     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12555     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12556     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12557     LHS = SVI.getOperand(0);
12558     RHS = SVI.getOperand(1);
12559     MadeChange = true;
12560   }
12561   
12562   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12563   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12564     
12565   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12566     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12567     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12568     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12569       
12570     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12571     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12572   }
12573
12574   // Eliminate identity shuffles.
12575   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12576   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12577   
12578   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12579   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12580   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12581   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12582   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12583   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12584   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12585   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12586   // (splat(splat)) -> splat.
12587   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12588     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12589       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12590
12591       std::vector<unsigned> NewMask;
12592       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12593         if (Mask[i] >= 2*e)
12594           NewMask.push_back(2*e);
12595         else
12596           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12597       
12598       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
12599       // the replacement.
12600       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12601         unsigned LHSInNElts =
12602           cast<VectorType>(LHSSVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
12603         std::vector<Constant*> Elts;
12604         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12605           if (NewMask[i] >= LHSInNElts*2) {
12606             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::getInt32Ty(*Context)));
12607           } else {
12608             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::getInt32Ty(*Context), NewMask[i]));
12609           }
12610         }
12611         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12612                                      LHSSVI->getOperand(1),
12613                                      ConstantVector::get(Elts));
12614       }
12615     }
12616   }
12617
12618   return MadeChange ? &SVI : 0;
12619 }
12620
12621
12622
12623
12624 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12625 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12626 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12627 /// end of its block.
12628 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12629   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12630
12631   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12632   if (isa<PHINode>(I) || I->mayHaveSideEffects() || isa<TerminatorInst>(I))
12633     return false;
12634
12635   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12636   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12637         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12638     return false;
12639
12640   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12641   // the end of block that could change the value.
12642   if (I->mayReadFromMemory()) {
12643     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12644          Scan != E; ++Scan)
12645       if (Scan->mayWriteToMemory())
12646         return false;
12647   }
12648
12649   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12650
12651   CopyPrecedingStopPoint(I, InsertPos);
12652   I->moveBefore(InsertPos);
12653   ++NumSunkInst;
12654   return true;
12655 }
12656
12657
12658 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12659 /// all reachable code to the worklist.
12660 ///
12661 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12662 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12663 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12664 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12665 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12666 ///
12667 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12668                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12669                                        InstCombiner &IC,
12670                                        const TargetData *TD) {
12671   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12672   Worklist.push_back(BB);
12673
12674   while (!Worklist.empty()) {
12675     BB = Worklist.back();
12676     Worklist.pop_back();
12677     
12678     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12679     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12680
12681     DbgInfoIntrinsic *DBI_Prev = NULL;
12682     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12683       Instruction *Inst = BBI++;
12684       
12685       // DCE instruction if trivially dead.
12686       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12687         ++NumDeadInst;
12688         DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *Inst << '\n');
12689         Inst->eraseFromParent();
12690         continue;
12691       }
12692       
12693       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12694       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, BB->getContext(), TD)) {
12695         DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: "
12696                      << *Inst << '\n');
12697         Inst->replaceAllUsesWith(C);
12698         ++NumConstProp;
12699         Inst->eraseFromParent();
12700         continue;
12701       }
12702      
12703       // If there are two consecutive llvm.dbg.stoppoint calls then
12704       // it is likely that the optimizer deleted code in between these
12705       // two intrinsics. 
12706       DbgInfoIntrinsic *DBI_Next = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(Inst);
12707       if (DBI_Next) {
12708         if (DBI_Prev
12709             && DBI_Prev->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint
12710             && DBI_Next->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint) {
12711           IC.Worklist.Remove(DBI_Prev);
12712           DBI_Prev->eraseFromParent();
12713         }
12714         DBI_Prev = DBI_Next;
12715       } else {
12716         DBI_Prev = 0;
12717       }
12718
12719       IC.Worklist.Add(Inst);
12720     }
12721
12722     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12723     // constant, only visit the reachable successor.
12724     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12725     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12726       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12727         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12728         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12729         Worklist.push_back(ReachableBB);
12730         continue;
12731       }
12732     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12733       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12734         // See if this is an explicit destination.
12735         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12736           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12737             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12738             Worklist.push_back(ReachableBB);
12739             continue;
12740           }
12741         
12742         // Otherwise it is the default destination.
12743         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12744         continue;
12745       }
12746     }
12747     
12748     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12749       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12750   }
12751 }
12752
12753 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12754   MadeIRChange = false;
12755   TD = getAnalysisIfAvailable<TargetData>();
12756   
12757   DEBUG(errs() << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12758         << F.getNameStr() << "\n");
12759
12760   {
12761     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12762     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12763     // track of which blocks we visit.
12764     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12765     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12766
12767     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12768     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12769     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12770     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12771       if (!Visited.count(BB)) {
12772         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12773         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12774           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12775
12776           DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
12777           // A debug intrinsic shouldn't force another iteration if we weren't
12778           // going to do one without it.
12779           if (!isa<DbgInfoIntrinsic>(I)) {
12780             ++NumDeadInst;
12781             MadeIRChange = true;
12782           }
12783           if (!I->use_empty())
12784             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12785           I->eraseFromParent();
12786         }
12787       }
12788   }
12789
12790   while (!Worklist.isEmpty()) {
12791     Instruction *I = Worklist.RemoveOne();
12792     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12793
12794     // Check to see if we can DCE the instruction.
12795     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12796       DEBUG(errs() << "IC: DCE: " << *I << '\n');
12797       EraseInstFromFunction(*I);
12798       ++NumDeadInst;
12799       MadeIRChange = true;
12800       continue;
12801     }
12802
12803     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12804     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, F.getContext(), TD)) {
12805       DEBUG(errs() << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I << '\n');
12806
12807       // Add operands to the worklist.
12808       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12809       ++NumConstProp;
12810       EraseInstFromFunction(*I);
12811       MadeIRChange = true;
12812       continue;
12813     }
12814
12815     if (TD) {
12816       // See if we can constant fold its operands.
12817       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i)
12818         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i))
12819           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE,   
12820                                   F.getContext(), TD))
12821             if (NewC != CE) {
12822               *i = NewC;
12823               MadeIRChange = true;
12824             }
12825     }
12826
12827     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12828     if (I->hasOneUse()) {
12829       BasicBlock *BB = I->getParent();
12830       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12831       if (UserParent != BB) {
12832         bool UserIsSuccessor = false;
12833         // See if the user is one of our successors.
12834         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12835           if (*SI == UserParent) {
12836             UserIsSuccessor = true;
12837             break;
12838           }
12839
12840         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12841         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12842         // otherwise), we can keep going.
12843         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12844             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12845           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12846           MadeIRChange |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12847       }
12848     }
12849
12850     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it.
12851     Builder->SetInsertPoint(I->getParent(), I);
12852     
12853 #ifndef NDEBUG
12854     std::string OrigI;
12855 #endif
12856     DEBUG(raw_string_ostream SS(OrigI); I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12857     DEBUG(errs() << "IC: Visiting: " << OrigI << '\n');
12858
12859     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12860       ++NumCombined;
12861       // Should we replace the old instruction with a new one?
12862       if (Result != I) {
12863         DEBUG(errs() << "IC: Old = " << *I << '\n'
12864                      << "    New = " << *Result << '\n');
12865
12866         // Everything uses the new instruction now.
12867         I->replaceAllUsesWith(Result);
12868
12869         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12870         Worklist.Add(Result);
12871         Worklist.AddUsersToWorkList(*Result);
12872
12873         // Move the name to the new instruction first.
12874         Result->takeName(I);
12875
12876         // Insert the new instruction into the basic block...
12877         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12878         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12879
12880         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12881           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12882             ++InsertPos;
12883
12884         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12885
12886         EraseInstFromFunction(*I);
12887       } else {
12888 #ifndef NDEBUG
12889         DEBUG(errs() << "IC: Mod = " << OrigI << '\n'
12890                      << "    New = " << *I << '\n');
12891 #endif
12892
12893         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12894         // if so, remove it.
12895         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12896           EraseInstFromFunction(*I);
12897         } else {
12898           Worklist.Add(I);
12899           Worklist.AddUsersToWorkList(*I);
12900         }
12901       }
12902       MadeIRChange = true;
12903     }
12904   }
12905
12906   Worklist.Zap();
12907   return MadeIRChange;
12908 }
12909
12910
12911 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12912   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12913   Context = &F.getContext();
12914   
12915   
12916   /// Builder - This is an IRBuilder that automatically inserts new
12917   /// instructions into the worklist when they are created.
12918   IRBuilder<true, ConstantFolder, InstCombineIRInserter> 
12919     TheBuilder(F.getContext(), ConstantFolder(F.getContext()),
12920                InstCombineIRInserter(Worklist));
12921   Builder = &TheBuilder;
12922   
12923   bool EverMadeChange = false;
12924
12925   // Iterate while there is work to do.
12926   unsigned Iteration = 0;
12927   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12928     EverMadeChange = true;
12929   
12930   Builder = 0;
12931   return EverMadeChange;
12932 }
12933
12934 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12935   return new InstCombiner();
12936 }