Situations can arise when you have a function called that returns a 'void', but
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
46 #include "llvm/Support/CallSite.h"
47 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <climits>
61 #include <sstream>
62 using namespace llvm;
63 using namespace llvm::PatternMatch;
64
65 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
66 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
67 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
68 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
69 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
70
71 namespace {
72   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
73     : public FunctionPass,
74       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
75     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
76     std::vector<Instruction*> Worklist;
77     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
78     TargetData *TD;
79     bool MustPreserveLCSSA;
80   public:
81     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
82     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
83
84     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
85     /// isn't already in it.
86     void AddToWorkList(Instruction *I) {
87       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
88         Worklist.push_back(I);
89     }
90     
91     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
92     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
93       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
94       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
95       
96       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
97       Worklist[It->second] = 0;
98       
99       WorklistMap.erase(It);
100     }
101     
102     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
103       Instruction *I = Worklist.back();
104       Worklist.pop_back();
105       WorklistMap.erase(I);
106       return I;
107     }
108
109     
110     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
111     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
112     /// now.
113     ///
114     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
115       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
116            UI != UE; ++UI)
117         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
118     }
119
120     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
121     /// the work lists because they might get more simplified now.
122     ///
123     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
124       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
125         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
126           AddToWorkList(Op);
127     }
128     
129     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
130     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
131     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
132     ///
133     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
134     ///
135     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
136       Value *R = I.getOperand(op);
137       
138       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
139         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
140           AddToWorkList(Op);
141           // Set the operand to undef to drop the use.
142           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
143         }
144       
145       return R;
146     }
147
148   public:
149     virtual bool runOnFunction(Function &F);
150     
151     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
152
153     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
154       AU.addRequired<TargetData>();
155       AU.addPreservedID(LCSSAID);
156       AU.setPreservesCFG();
157     }
158
159     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
160
161     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
162     // instruction types.  The semantics are as follows:
163     // Return Value:
164     //    null        - No change was made
165     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
166     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
167     //
168     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
187     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
190     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
191     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
192                                                 Instruction *LHS,
193                                                 ConstantInt *RHS);
194     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
195                                 ConstantInt *DivRHS);
196
197     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
198                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
199     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
200                                      BinaryOperator &I);
201     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
204     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
205     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
206     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
207     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
208     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
211     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
213     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
214     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
215     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
216     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
217                                 Instruction *FI);
218     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
219     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
220     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
221     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
222     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
223     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
224     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
225     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
226     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
227     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
228     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
229     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
230     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
231     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
232
233     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
234     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
235
236   private:
237     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
238     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
239     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
240     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
241                                    bool DoXform = true);
242
243   public:
244     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
245     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
246     //
247     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
248       assert(New && New->getParent() == 0 &&
249              "New instruction already inserted into a basic block!");
250       BasicBlock *BB = Old.getParent();
251       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
252       AddToWorkList(New);
253       return New;
254     }
255
256     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
257     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
258     /// cast.
259     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
260                             Instruction &Pos) {
261       if (V->getType() == Ty) return V;
262
263       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
264         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
265       
266       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
267       AddToWorkList(C);
268       return C;
269     }
270         
271     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
272       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
273     }
274
275
276     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
277     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
278     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
279     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
280     // modified.
281     //
282     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
283       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
284       if (&I != V) {
285         I.replaceAllUsesWith(V);
286         return &I;
287       } else {
288         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
289         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
290         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
291         return &I;
292       }
293     }
294
295     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
296     // found to be replacable with another preexisting expression or was
297     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
298     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
299     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
300     //
301     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
302       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
303       if (Old != New)
304         Old->replaceAllUsesWith(New);
305       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
306         AddToWorkList(I);
307       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
308         AddToWorkList(I);
309       return true;
310     }
311     
312     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
313     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
314     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
315     // this function.
316     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
317       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
318       AddUsesToWorkList(I);
319       RemoveFromWorkList(&I);
320       I.eraseFromParent();
321       return 0;  // Don't do anything with FI
322     }
323
324   private:
325     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
326     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
327     /// casts that are known to not do anything...
328     ///
329     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
330                                    Value *V, const Type *DestTy,
331                                    Instruction *InsertBefore);
332
333     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
334     /// commutative operators.
335     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
336
337     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
338     /// most-complex to least-complex order.
339     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
340
341     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
342     /// on the demanded bits.
343     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
344                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
345                               unsigned Depth = 0);
346
347     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
348                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
349       
350     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
351     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
352     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
353     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
354
355     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
356     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
357     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
358     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
359     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
360     
361     
362     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
363                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
364     
365     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
366                               bool isSub, Instruction &I);
367     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
368                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
369     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
370     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
371     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
372     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
373     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
374
375
376     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
377
378     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
379                            APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0);
380     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0);
381     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
382                                     unsigned CastOpc,
383                                     int &NumCastsRemoved);
384     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
385                                         unsigned PrefAlign = 0);
386   };
387 }
388
389 char InstCombiner::ID = 0;
390 static RegisterPass<InstCombiner>
391 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
392
393 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
394 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
395 static unsigned getComplexity(Value *V) {
396   if (isa<Instruction>(V)) {
397     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
398       return 3;
399     return 4;
400   }
401   if (isa<Argument>(V)) return 3;
402   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
403 }
404
405 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
406 // it.
407 static bool isOnlyUse(Value *V) {
408   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
409 }
410
411 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
412 // though a va_arg area...
413 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
414   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
415     if (ITy->getBitWidth() < 32)
416       return Type::Int32Ty;
417   }
418   return Ty;
419 }
420
421 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
422 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
423 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
424   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
425     return I->getOperand(0);
426   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
427     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
428       return CE->getOperand(0);
429   return 0;
430 }
431
432 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
433 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
434 static Instruction::CastOps 
435 isEliminableCastPair(
436   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
437   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
438   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
439   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
440 ) {
441   
442   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
443   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
444
445   // Get the opcodes of the two Cast instructions
446   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
447   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
448
449   return Instruction::CastOps(
450       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
451                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
452 }
453
454 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
455 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
456 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
457 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
458                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
459   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
460   
461   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
462   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
463     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
464       return false;
465   return true;
466 }
467
468 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
469 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
470 /// casts that are known to not do anything...
471 ///
472 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
473                                              Value *V, const Type *DestTy,
474                                              Instruction *InsertBefore) {
475   if (V->getType() == DestTy) return V;
476   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
477     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
478   
479   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
480 }
481
482 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
483 // operators:
484 //
485 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
486 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
487 //     binary operators.
488 //
489 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
490 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
491 //
492 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
493   bool Changed = false;
494   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
495     Changed = !I.swapOperands();
496
497   if (!I.isAssociative()) return Changed;
498   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
499   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
500     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
501       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
502         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
503                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
504                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
505         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
506         I.setOperand(1, Folded);
507         return true;
508       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
509         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
510             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
511           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
512           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
513
514           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
515           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
516           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
517                                                     Op1->getOperand(0),
518                                                     Op1->getName(), &I);
519           AddToWorkList(New);
520           I.setOperand(0, New);
521           I.setOperand(1, Folded);
522           return true;
523         }
524     }
525   return Changed;
526 }
527
528 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
529 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
530 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
531 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
532   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
533     return false;
534   I.swapOperands();
535   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
536   return true;
537 }
538
539 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
540 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
541 //
542 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
543   if (BinaryOperator::isNeg(V))
544     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
545
546   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
547   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
548     return ConstantExpr::getNeg(C);
549   return 0;
550 }
551
552 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
553   if (BinaryOperator::isNot(V))
554     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
555
556   // Constants can be considered to be not'ed values...
557   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
558     return ConstantInt::get(~C->getValue());
559   return 0;
560 }
561
562 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
563 // other computations (because it has a constant operand), return the
564 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
565 // Otherwise, return null.
566 //
567 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
568   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
569     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
570       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
571         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
572           return I->getOperand(0);
573       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
574         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
575           // The multiplier is really 1 << CST.
576           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
577           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
578           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
579           return I->getOperand(0);
580         }
581     }
582   return 0;
583 }
584
585 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
586 /// expression, return it.
587 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
588   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
589   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
590     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
591       return cast<User>(V);
592   return false;
593 }
594
595 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
596 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
597 static unsigned getOpcode(User *U) {
598   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(U))
599     return I->getOpcode();
600   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(U))
601     return CE->getOpcode();
602   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
603   return Instruction::UserOp1;
604 }
605
606 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
607 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
608   APInt Val(C->getValue());
609   return ConstantInt::get(++Val);
610 }
611 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
612 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
613   APInt Val(C->getValue());
614   return ConstantInt::get(--Val);
615 }
616 /// Add - Add two ConstantInts together
617 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
618   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
619 }
620 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
621 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
622   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
623 }
624 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
625 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
626   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
627 }
628 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
629 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
630   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
631 }
632 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
633 /// this size.
634 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
635   uint32_t W = C1->getBitWidth();
636   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
637   if (sign) {
638     LHSExt.sext(W * 2);
639     RHSExt.sext(W * 2);
640   } else {
641     LHSExt.zext(W * 2);
642     RHSExt.zext(W * 2);
643   }
644
645   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
646
647   if (sign) {
648     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
649     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
650     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
651   } else 
652     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
653 }
654
655 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
656 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
657 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
658 /// processing.
659 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
660 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
661 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
662 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
663 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
664 /// this won't lose us code quality.
665 void InstCombiner::ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask,
666                                      APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
667                                      unsigned Depth) {
668   assert(V && "No Value?");
669   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
670   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
671   assert((V->getType()->isInteger() || isa<PointerType>(V->getType())) &&
672          "Not integer or pointer type!");
673   assert((!TD || TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) == BitWidth) &&
674          (!isa<IntegerType>(V->getType()) ||
675           V->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == BitWidth) &&
676          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
677          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
678          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
679   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
680     // We know all of the bits for a constant!
681     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
682     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
683     return;
684   }
685   // Null is all-zeros.
686   if (isa<ConstantPointerNull>(V)) {
687     KnownOne.clear();
688     KnownZero = Mask;
689     return;
690   }
691   // The address of an aligned GlobalValue has trailing zeros.
692   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
693     unsigned Align = GV->getAlignment();
694     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
695       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
696     if (Align > 0)
697       KnownZero = Mask & APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
698                                               CountTrailingZeros_32(Align));
699     else
700       KnownZero.clear();
701     KnownOne.clear();
702     return;
703   }
704
705   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Start out not knowing anything.
706
707   if (Depth == 6 || Mask == 0)
708     return;  // Limit search depth.
709
710   User *I = dyn_cast<User>(V);
711   if (!I) return;
712
713   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
714   switch (getOpcode(I)) {
715   default: break;
716   case Instruction::And: {
717     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
718     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
719     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
720     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
721     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
722     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
723     
724     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
725     KnownOne &= KnownOne2;
726     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
727     KnownZero |= KnownZero2;
728     return;
729   }
730   case Instruction::Or: {
731     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
732     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
733     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
734     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
735     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
736     
737     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
738     KnownZero &= KnownZero2;
739     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
740     KnownOne |= KnownOne2;
741     return;
742   }
743   case Instruction::Xor: {
744     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
745     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
746     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
747     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
748     
749     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
750     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
751     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
752     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
753     KnownZero = KnownZeroOut;
754     return;
755   }
756   case Instruction::Mul: {
757     APInt Mask2 = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
758     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
759     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
760     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
761     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
762     
763     // If low bits are zero in either operand, output low known-0 bits.
764     // Also compute a conserative estimate for high known-0 bits.
765     // More trickiness is possible, but this is sufficient for the
766     // interesting case of alignment computation.
767     KnownOne.clear();
768     unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes() +
769                       KnownZero2.countTrailingOnes();
770     unsigned LeadZ =  std::max(KnownZero.countLeadingOnes() +
771                                KnownZero2.countLeadingOnes(),
772                                BitWidth) - BitWidth;
773
774     TrailZ = std::min(TrailZ, BitWidth);
775     LeadZ = std::min(LeadZ, BitWidth);
776     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) |
777                 APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ);
778     KnownZero &= Mask;
779     return;
780   }
781   case Instruction::UDiv: {
782     // For the purposes of computing leading zeros we can conservatively
783     // treat a udiv as a logical right shift by the power of 2 known to
784     // be less than the denominator.
785     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
786     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0),
787                       AllOnes, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
788     unsigned LeadZ = KnownZero2.countLeadingOnes();
789
790     KnownOne2.clear();
791     KnownZero2.clear();
792     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1),
793                       AllOnes, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
794     unsigned RHSUnknownLeadingOnes = KnownOne2.countLeadingZeros();
795     if (RHSUnknownLeadingOnes != BitWidth)
796       LeadZ = std::min(BitWidth,
797                        LeadZ + BitWidth - RHSUnknownLeadingOnes - 1);
798
799     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, LeadZ) & Mask;
800     return;
801   }
802   case Instruction::Select:
803     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
804     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
805     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
806     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
807
808     // Only known if known in both the LHS and RHS.
809     KnownOne &= KnownOne2;
810     KnownZero &= KnownZero2;
811     return;
812   case Instruction::FPTrunc:
813   case Instruction::FPExt:
814   case Instruction::FPToUI:
815   case Instruction::FPToSI:
816   case Instruction::SIToFP:
817   case Instruction::UIToFP:
818     return; // Can't work with floating point.
819   case Instruction::PtrToInt:
820   case Instruction::IntToPtr:
821     // We can't handle these if we don't know the pointer size.
822     if (!TD) return;
823     // Fall through and handle them the same as zext/trunc.
824   case Instruction::ZExt:
825   case Instruction::Trunc: {
826     // All these have integer operands
827     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
828     uint32_t SrcBitWidth = TD ?
829       TD->getTypeSizeInBits(SrcTy) :
830       SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
831     APInt MaskIn(Mask);
832     MaskIn.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
833     KnownZero.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
834     KnownOne.zextOrTrunc(SrcBitWidth);
835     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
836     KnownZero.zextOrTrunc(BitWidth);
837     KnownOne.zextOrTrunc(BitWidth);
838     // Any top bits are known to be zero.
839     if (BitWidth > SrcBitWidth)
840       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
841     return;
842   }
843   case Instruction::BitCast: {
844     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
845     if (SrcTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcTy)) {
846       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
847       return;
848     }
849     break;
850   }
851   case Instruction::SExt: {
852     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
853     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
854     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
855       
856     APInt MaskIn(Mask); 
857     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
858     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
859     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
860     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
861     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
862     KnownZero.zext(BitWidth);
863     KnownOne.zext(BitWidth);
864
865     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
866     // top bits of the result.
867     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
868       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
869     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
870       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
871     return;
872   }
873   case Instruction::Shl:
874     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
875     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
876       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
877       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
878       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
879       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
880       KnownZero <<= ShiftAmt;
881       KnownOne  <<= ShiftAmt;
882       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
883       return;
884     }
885     break;
886   case Instruction::LShr:
887     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
888     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
889       // Compute the new bits that are at the top now.
890       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
891       
892       // Unsigned shift right.
893       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
894       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
895       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
896       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
897       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
898       // high bits known zero.
899       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
900       return;
901     }
902     break;
903   case Instruction::AShr:
904     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
905     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
906       // Compute the new bits that are at the top now.
907       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
908       
909       // Signed shift right.
910       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
911       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
912       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
913       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
914       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
915         
916       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
917       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
918         KnownZero |= HighBits;
919       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
920         KnownOne |= HighBits;
921       return;
922     }
923     break;
924   case Instruction::Sub: {
925     if (ConstantInt *CLHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(0))) {
926       // We know that the top bits of C-X are clear if X contains less bits
927       // than C (i.e. no wrap-around can happen).  For example, 20-X is
928       // positive if we can prove that X is >= 0 and < 16.
929       if (!CLHS->getValue().isNegative()) {
930         unsigned NLZ = (CLHS->getValue()+1).countLeadingZeros();
931         // NLZ can't be BitWidth with no sign bit
932         APInt MaskV = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ+1);
933         ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), MaskV, KnownZero2, KnownOne2,
934                           Depth+1);
935     
936         // If all of the MaskV bits are known to be zero, then we know the
937         // output top bits are zero, because we now know that the output is
938         // from [0-C].
939         if ((KnownZero2 & MaskV) == MaskV) {
940           unsigned NLZ2 = CLHS->getValue().countLeadingZeros();
941           // Top bits known zero.
942           KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, NLZ2) & Mask;
943         }
944       }        
945     }
946   }
947   // fall through
948   case Instruction::Add: {
949     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the low clear bits
950     // common to both LHS & RHS.  For example, 8+(X<<3) is known to have the
951     // low 3 bits clear.
952     APInt Mask2 = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, Mask.countTrailingOnes());
953     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
954     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
955     unsigned KnownZeroOut = KnownZero2.countTrailingOnes();
956
957     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
958     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
959     KnownZeroOut = std::min(KnownZeroOut, 
960                             KnownZero2.countTrailingOnes());
961
962     KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, KnownZeroOut);
963     return;
964   }
965   case Instruction::SRem:
966     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
967       APInt RA = Rem->getValue();
968       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
969         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
970         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
971         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2,KnownZero2,KnownOne2,Depth+1);
972
973         // The sign of a remainder is equal to the sign of the first
974         // operand (zero being positive).
975         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
976           KnownZero2 |= ~LowBits;
977         else if (KnownOne2[BitWidth-1])
978           KnownOne2 |= ~LowBits;
979
980         KnownZero |= KnownZero2 & Mask;
981         KnownOne |= KnownOne2 & Mask;
982
983         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
984       }
985     }
986     break;
987   case Instruction::URem: {
988     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
989       APInt RA = Rem->getValue();
990       if (RA.isPowerOf2()) {
991         APInt LowBits = (RA - 1);
992         APInt Mask2 = LowBits & Mask;
993         KnownZero |= ~LowBits & Mask;
994         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne,Depth+1);
995         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
996         break;
997       }
998     }
999
1000     // Since the result is less than or equal to either operand, any leading
1001     // zero bits in either operand must also exist in the result.
1002     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1003     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), AllOnes, KnownZero, KnownOne,
1004                       Depth+1);
1005     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), AllOnes, KnownZero2, KnownOne2,
1006                       Depth+1);
1007
1008     uint32_t Leaders = std::max(KnownZero.countLeadingOnes(),
1009                                 KnownZero2.countLeadingOnes());
1010     KnownOne.clear();
1011     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & Mask;
1012     break;
1013   }
1014
1015   case Instruction::Alloca:
1016   case Instruction::Malloc: {
1017     AllocationInst *AI = cast<AllocationInst>(V);
1018     unsigned Align = AI->getAlignment();
1019     if (Align == 0 && TD) {
1020       if (isa<AllocaInst>(AI))
1021         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1022       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
1023         // Malloc returns maximally aligned memory.
1024         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
1025         Align =
1026           std::max(Align,
1027                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
1028         Align =
1029           std::max(Align,
1030                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
1031       }
1032     }
1033     
1034     if (Align > 0)
1035       KnownZero = Mask & APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1036                                               CountTrailingZeros_32(Align));
1037     break;
1038   }
1039   case Instruction::GetElementPtr: {
1040     // Analyze all of the subscripts of this getelementptr instruction
1041     // to determine if we can prove known low zero bits.
1042     APInt LocalMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1043     APInt LocalKnownZero(BitWidth, 0), LocalKnownOne(BitWidth, 0);
1044     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), LocalMask,
1045                       LocalKnownZero, LocalKnownOne, Depth+1);
1046     unsigned TrailZ = LocalKnownZero.countTrailingOnes();
1047
1048     gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(I);
1049     for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
1050       Value *Index = I->getOperand(i);
1051       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
1052         // Handle struct member offset arithmetic.
1053         if (!TD) return;
1054         const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
1055         unsigned Idx = cast<ConstantInt>(Index)->getZExtValue();
1056         uint64_t Offset = SL->getElementOffset(Idx);
1057         TrailZ = std::min(TrailZ,
1058                           CountTrailingZeros_64(Offset));
1059       } else {
1060         // Handle array index arithmetic.
1061         const Type *IndexedTy = GTI.getIndexedType();
1062         if (!IndexedTy->isSized()) return;
1063         unsigned GEPOpiBits = Index->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1064         uint64_t TypeSize = TD ? TD->getABITypeSize(IndexedTy) : 1;
1065         LocalMask = APInt::getAllOnesValue(GEPOpiBits);
1066         LocalKnownZero = LocalKnownOne = APInt(GEPOpiBits, 0);
1067         ComputeMaskedBits(Index, LocalMask,
1068                           LocalKnownZero, LocalKnownOne, Depth+1);
1069         TrailZ = std::min(TrailZ,
1070                           CountTrailingZeros_64(TypeSize) +
1071                             LocalKnownZero.countTrailingOnes());
1072       }
1073     }
1074     
1075     KnownZero = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, TrailZ) & Mask;
1076     break;
1077   }
1078   case Instruction::PHI: {
1079     PHINode *P = cast<PHINode>(I);
1080     // Handle the case of a simple two-predecessor recurrence PHI.
1081     // There's a lot more that could theoretically be done here, but
1082     // this is sufficient to catch some interesting cases.
1083     if (P->getNumIncomingValues() == 2) {
1084       for (unsigned i = 0; i != 2; ++i) {
1085         Value *L = P->getIncomingValue(i);
1086         Value *R = P->getIncomingValue(!i);
1087         User *LU = dyn_cast<User>(L);
1088         unsigned Opcode = LU ? getOpcode(LU) : (unsigned)Instruction::UserOp1;
1089         // Check for operations that have the property that if
1090         // both their operands have low zero bits, the result
1091         // will have low zero bits.
1092         if (Opcode == Instruction::Add ||
1093             Opcode == Instruction::Sub ||
1094             Opcode == Instruction::And ||
1095             Opcode == Instruction::Or ||
1096             Opcode == Instruction::Mul) {
1097           Value *LL = LU->getOperand(0);
1098           Value *LR = LU->getOperand(1);
1099           // Find a recurrence.
1100           if (LL == I)
1101             L = LR;
1102           else if (LR == I)
1103             L = LL;
1104           else
1105             break;
1106           // Ok, we have a PHI of the form L op= R. Check for low
1107           // zero bits.
1108           APInt Mask2 = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1109           ComputeMaskedBits(R, Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
1110           Mask2 = APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1111                                        KnownZero2.countTrailingOnes());
1112           KnownOne2.clear();
1113           KnownZero2.clear();
1114           ComputeMaskedBits(L, Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
1115           KnownZero = Mask &
1116                       APInt::getLowBitsSet(BitWidth,
1117                                            KnownZero2.countTrailingOnes());
1118           break;
1119         }
1120       }
1121     }
1122     break;
1123   }
1124   case Instruction::Call:
1125     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1126       switch (II->getIntrinsicID()) {
1127       default: break;
1128       case Intrinsic::ctpop:
1129       case Intrinsic::ctlz:
1130       case Intrinsic::cttz: {
1131         unsigned LowBits = Log2_32(BitWidth)+1;
1132         KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - LowBits);
1133         break;
1134       }
1135       }
1136     }
1137     break;
1138   }
1139 }
1140
1141 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
1142 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
1143 /// for bits that V cannot have.
1144 bool InstCombiner::MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask,
1145                                      unsigned Depth) {
1146   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1147   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1148   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1149   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1150 }
1151
1152 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
1153 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
1154 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
1155 /// constant and return true.
1156 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
1157                                    APInt Demanded) {
1158   assert(I && "No instruction?");
1159   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
1160
1161   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
1162   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
1163   if (!OpC) return false;
1164
1165   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
1166   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
1167   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
1168     return false;
1169
1170   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
1171   Demanded &= OpC->getValue();
1172   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
1173   return true;
1174 }
1175
1176 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
1177 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
1178 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
1179 // min/max.
1180 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
1181                                                    const APInt& KnownZero,
1182                                                    const APInt& KnownOne,
1183                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
1184   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
1185   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1186          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1187          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
1188          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
1189   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
1190
1191   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
1192   // bit if it is unknown.
1193   Min = KnownOne;
1194   Max = KnownOne|UnknownBits;
1195   
1196   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
1197     Min.set(BitWidth-1);
1198     Max.clear(BitWidth-1);
1199   }
1200 }
1201
1202 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
1203 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
1204 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
1205 // min/max.
1206 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
1207                                                      const APInt &KnownZero,
1208                                                      const APInt &KnownOne,
1209                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
1210   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
1211   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1212          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1213          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
1214          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
1215   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
1216   
1217   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
1218   Min = KnownOne;
1219   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
1220   Max = KnownOne|UnknownBits;
1221 }
1222
1223 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
1224 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
1225 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
1226 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
1227 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
1228 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
1229 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
1230 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
1231 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
1232 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
1233 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
1234 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
1235 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
1236 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
1237 /// and KnownOne must all be the same.
1238 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
1239                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
1240                                         unsigned Depth) {
1241   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
1242   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
1243   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
1244   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
1245   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
1246          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1247          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1248          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
1249           must have same BitWidth");
1250   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
1251     // We know all of the bits for a constant!
1252     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
1253     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
1254     return false;
1255   }
1256   
1257   KnownZero.clear(); 
1258   KnownOne.clear();
1259   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1260     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1261       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
1262       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1263       return false;
1264     }
1265     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
1266     // just set the DemandedMask to all bits.
1267     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1268   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
1269     if (V != UndefValue::get(VTy))
1270       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
1271     return false;
1272   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
1273     return false;
1274   }
1275   
1276   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1277   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1278
1279   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1280   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
1281   switch (I->getOpcode()) {
1282   default:
1283     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1284     break;
1285   case Instruction::And:
1286     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1287     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1288                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1289       return true;
1290     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1291            "Bits known to be one AND zero?"); 
1292
1293     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
1294     // LHS.
1295     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
1296                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1297       return true;
1298     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1299            "Bits known to be one AND zero?"); 
1300
1301     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
1302     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
1303     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
1304         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1305       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1306     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1307         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1308       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1309     
1310     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1311     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1312       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
1313       
1314     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1315     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1316       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1317       
1318     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1319     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1320     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1321     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1322     break;
1323   case Instruction::Or:
1324     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1325     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1326                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1327       return true;
1328     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1329            "Bits known to be one AND zero?"); 
1330     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
1331     // LHS.
1332     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1333                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1334       return true;
1335     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1336            "Bits known to be one AND zero?"); 
1337     
1338     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1339     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1340     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1341         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1342       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1343     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1344         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1345       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1346
1347     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1348     // the other side, just use the 'other' side.
1349     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1350         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1351       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1352     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1353         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1354       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1355         
1356     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1357     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1358       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1359           
1360     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1361     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1362     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1363     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1364     break;
1365   case Instruction::Xor: {
1366     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1367                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1368       return true;
1369     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1370            "Bits known to be one AND zero?"); 
1371     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1372                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1373       return true;
1374     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1375            "Bits known to be one AND zero?"); 
1376     
1377     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1378     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1379     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1380       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1381     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1382       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1383     
1384     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1385     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1386                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1387     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1388     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1389                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1390     
1391     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1392     // other, turn this into an *inclusive* or.
1393     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1394     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1395       Instruction *Or =
1396         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1397                                  I->getName());
1398       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1399       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1400     }
1401     
1402     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1403     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1404     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1405     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1406     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1407       // all known
1408       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1409         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1410         Instruction *And = 
1411           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1412         InsertNewInstBefore(And, *I);
1413         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1414       }
1415     }
1416     
1417     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1418     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1419     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1420       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1421     
1422     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1423     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1424     break;
1425   }
1426   case Instruction::Select:
1427     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1428                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1429       return true;
1430     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1431                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1432       return true;
1433     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1434            "Bits known to be one AND zero?"); 
1435     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1436            "Bits known to be one AND zero?"); 
1437     
1438     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1439     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1440       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1441     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1442       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1443     
1444     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1445     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1446     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1447     break;
1448   case Instruction::Trunc: {
1449     uint32_t truncBf = 
1450       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1451     DemandedMask.zext(truncBf);
1452     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1453     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1454     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1455                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1456       return true;
1457     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1458     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1459     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1460     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1461            "Bits known to be one AND zero?"); 
1462     break;
1463   }
1464   case Instruction::BitCast:
1465     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1466       return false;
1467       
1468     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1469                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1470       return true;
1471     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1472            "Bits known to be one AND zero?"); 
1473     break;
1474   case Instruction::ZExt: {
1475     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1476     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1477     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1478     
1479     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1480     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1481     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1482     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1483                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1484       return true;
1485     DemandedMask.zext(BitWidth);
1486     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1487     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1488     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1489            "Bits known to be one AND zero?"); 
1490     // The top bits are known to be zero.
1491     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1492     break;
1493   }
1494   case Instruction::SExt: {
1495     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1496     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1497     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1498     
1499     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1500                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1501
1502     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1503     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1504     // bit is demanded.
1505     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1506       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1507       
1508     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1509     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1510     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1511     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1512                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1513       return true;
1514     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1515     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1516     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1517     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1518            "Bits known to be one AND zero?"); 
1519       
1520     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1521     // top bits of the result.
1522
1523     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1524     // convert this into a zero extension.
1525     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1526     {
1527       // Convert to ZExt cast
1528       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1529       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1530     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1531       RHSKnownOne |= NewBits;
1532     }
1533     break;
1534   }
1535   case Instruction::Add: {
1536     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1537     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1538     // either.
1539     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1540       
1541     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1542     // we can do.
1543     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1544       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1545       // won't work if the RHS is zero.
1546       if (RHS->isZero())
1547         break;
1548       
1549       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1550       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1551       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1552
1553       // Find information about known zero/one bits in the input.
1554       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1555                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1556         return true;
1557
1558       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1559       // the constant.
1560       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1561         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1562       
1563       // Avoid excess work.
1564       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1565         break;
1566       
1567       // Turn it into OR if input bits are zero.
1568       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1569         Instruction *Or =
1570           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1571                                    I->getName());
1572         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1573         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1574       }
1575       
1576       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1577       // depending on potential carries from the input constant and the
1578       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1579       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1580       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1581       
1582       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1583       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1584       // this scan.
1585       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1586       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1587       
1588       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1589       
1590       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1591       // other, and there is no input carry.
1592       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1593                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1594       
1595       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1596       // is no input carry.
1597       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1598     } else {
1599       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1600       // the high bits of its LHS or RHS.
1601       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1602         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1603         // significant bit and all those below it.
1604         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1605         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1606                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1607           return true;
1608         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1609                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1610           return true;
1611       }
1612     }
1613     break;
1614   }
1615   case Instruction::Sub:
1616     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1617     // the high bits of its LHS or RHS.
1618     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1619       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1620       // significant bit and all those below it.
1621       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1622       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1623       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1624                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1625         return true;
1626       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1627                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1628         return true;
1629     }
1630     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1631     // the known zeros and ones.
1632     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1633     break;
1634   case Instruction::Shl:
1635     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1636       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1637       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1638       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1639                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1640         return true;
1641       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1642              "Bits known to be one AND zero?"); 
1643       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1644       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1645       // low bits known zero.
1646       if (ShiftAmt)
1647         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1648     }
1649     break;
1650   case Instruction::LShr:
1651     // For a logical shift right
1652     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1653       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1654       
1655       // Unsigned shift right.
1656       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1657       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1658                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1659         return true;
1660       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1661              "Bits known to be one AND zero?"); 
1662       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1663       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1664       if (ShiftAmt) {
1665         // Compute the new bits that are at the top now.
1666         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1667         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1668       }
1669     }
1670     break;
1671   case Instruction::AShr:
1672     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1673     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1674     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1675     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1676     if (DemandedMask == 1) {
1677       // Perform the logical shift right.
1678       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1679                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1680       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1681       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1682     }    
1683
1684     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1685     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1686     if (DemandedMask.isSignBit())
1687       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1688     
1689     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1690       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1691       
1692       // Signed shift right.
1693       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1694       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1695       // demanded.
1696       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1697         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1698       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1699                                DemandedMaskIn,
1700                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1701         return true;
1702       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1703              "Bits known to be one AND zero?"); 
1704       // Compute the new bits that are at the top now.
1705       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1706       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1707       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1708         
1709       // Handle the sign bits.
1710       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1711       // Adjust to where it is now in the mask.
1712       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1713         
1714       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1715       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1716       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1717           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1718         // Perform the logical shift right.
1719         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1720                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1721         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1722         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1723       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1724         RHSKnownOne |= HighBits;
1725       }
1726     }
1727     break;
1728   case Instruction::SRem:
1729     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1730       APInt RA = Rem->getValue();
1731       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1732         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) : ~RA;
1733         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1734         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1735                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1736           return true;
1737
1738         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1739           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1740         else if (LHSKnownOne[BitWidth-1])
1741           LHSKnownOne |= ~LowBits;
1742
1743         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1744         KnownOne |= LHSKnownOne & DemandedMask;
1745
1746         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1747       }
1748     }
1749     break;
1750   case Instruction::URem: {
1751     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1752       APInt RA = Rem->getValue();
1753       if (RA.isPowerOf2()) {
1754         APInt LowBits = (RA - 1);
1755         APInt Mask2 = LowBits & DemandedMask;
1756         KnownZero |= ~LowBits & DemandedMask;
1757         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1758                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1759           return true;
1760
1761         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1762         break;
1763       }
1764     }
1765
1766     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1767     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1768     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1769                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1770       return true;
1771
1772     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1773     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1774                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1775       return true;
1776
1777     Leaders = std::max(Leaders,
1778                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1779     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1780     break;
1781   }
1782   }
1783   
1784   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1785   // constant.
1786   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1787     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1788   return false;
1789 }
1790
1791
1792 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1793 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1794 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1795 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1796 ///
1797 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1798 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1799 /// returned.  This returns null if no change was made.
1800 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1801                                                 uint64_t &UndefElts,
1802                                                 unsigned Depth) {
1803   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1804   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1805   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1806   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1807          "Invalid DemandedElts!");
1808
1809   if (isa<UndefValue>(V)) {
1810     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1811     UndefElts = EltMask;
1812     return 0;
1813   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1814     UndefElts = EltMask;
1815     return UndefValue::get(V->getType());
1816   }
1817   
1818   UndefElts = 0;
1819   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1820     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1821     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1822
1823     std::vector<Constant*> Elts;
1824     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1825       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1826         Elts.push_back(Undef);
1827         UndefElts |= (1ULL << i);
1828       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1829         Elts.push_back(Undef);
1830         UndefElts |= (1ULL << i);
1831       } else {                               // Otherwise, defined.
1832         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1833       }
1834         
1835     // If we changed the constant, return it.
1836     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1837     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1838   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1839     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1840     // set to undef.
1841     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1842     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1843     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1844     std::vector<Constant*> Elts;
1845     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1846       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1847     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1848     return ConstantVector::get(Elts);
1849   }
1850   
1851   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1852     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1853       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1854       return false;
1855     }
1856     return false;
1857   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1858     return false;
1859   }
1860   
1861   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1862   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1863   
1864   bool MadeChange = false;
1865   uint64_t UndefElts2;
1866   Value *TmpV;
1867   switch (I->getOpcode()) {
1868   default: break;
1869     
1870   case Instruction::InsertElement: {
1871     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1872     // demand exactly the same input as we produce.
1873     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1874     if (Idx == 0) {
1875       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1876       // which elt is getting updated.
1877       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1878                                         UndefElts2, Depth+1);
1879       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1880       break;
1881     }
1882     
1883     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1884     // insertelement.
1885     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1886     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1887       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1888     
1889     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1890     // input demanded set is simpler than the output set.
1891     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1892                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1893                                       UndefElts, Depth+1);
1894     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1895
1896     // The inserted element is defined.
1897     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1898     break;
1899   }
1900   case Instruction::BitCast: {
1901     // Vector->vector casts only.
1902     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1903     if (!VTy) break;
1904     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1905     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1906     unsigned Ratio;
1907
1908     if (VWidth == InVWidth) {
1909       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1910       // elements as are demanded of us.
1911       Ratio = 1;
1912       InputDemandedElts = DemandedElts;
1913     } else if (VWidth > InVWidth) {
1914       // Untested so far.
1915       break;
1916       
1917       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1918       // then an input element is live if any of the corresponding output
1919       // elements are live.
1920       Ratio = VWidth/InVWidth;
1921       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1922         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1923           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1924       }
1925     } else {
1926       // Untested so far.
1927       break;
1928       
1929       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1930       // then an input element is live if the corresponding output element is
1931       // live.
1932       Ratio = InVWidth/VWidth;
1933       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1934         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1935           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1936     }
1937     
1938     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1939     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1940                                       UndefElts2, Depth+1);
1941     if (TmpV) {
1942       I->setOperand(0, TmpV);
1943       MadeChange = true;
1944     }
1945     
1946     UndefElts = UndefElts2;
1947     if (VWidth > InVWidth) {
1948       assert(0 && "Unimp");
1949       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1950       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1951       // undef.
1952       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1953         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1954           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1955     } else if (VWidth < InVWidth) {
1956       assert(0 && "Unimp");
1957       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1958       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1959       // elements are undef.
1960       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1961       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1962         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1963           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1964     }
1965     break;
1966   }
1967   case Instruction::And:
1968   case Instruction::Or:
1969   case Instruction::Xor:
1970   case Instruction::Add:
1971   case Instruction::Sub:
1972   case Instruction::Mul:
1973     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1974     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1975                                       UndefElts, Depth+1);
1976     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1977     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1978                                       UndefElts2, Depth+1);
1979     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1980       
1981     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1982     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1983     UndefElts &= UndefElts2;
1984     break;
1985     
1986   case Instruction::Call: {
1987     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1988     if (!II) break;
1989     switch (II->getIntrinsicID()) {
1990     default: break;
1991       
1992     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1993     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1994     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1995     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1996     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1997     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1998     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1999     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2000     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
2001     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
2002       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
2003                                         UndefElts, Depth+1);
2004       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
2005       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
2006                                         UndefElts2, Depth+1);
2007       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
2008
2009       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
2010       // scalarize it now.
2011       if (DemandedElts == 1) {
2012         switch (II->getIntrinsicID()) {
2013         default: break;
2014         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2015         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2016         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2017         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2018           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
2019           Value *LHS = II->getOperand(1);
2020           Value *RHS = II->getOperand(2);
2021           // Extract the element as scalars.
2022           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
2023           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
2024           
2025           switch (II->getIntrinsicID()) {
2026           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
2027           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2028           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2029             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
2030                                                         II->getName()), *II);
2031             break;
2032           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2033           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2034             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
2035                                                          II->getName()), *II);
2036             break;
2037           }
2038           
2039           Instruction *New =
2040             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
2041                                       II->getName());
2042           InsertNewInstBefore(New, *II);
2043           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
2044           return New;
2045         }            
2046       }
2047         
2048       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
2049       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
2050       UndefElts &= UndefElts2;
2051       break;
2052     }
2053     break;
2054   }
2055   }
2056   return MadeChange ? I : 0;
2057 }
2058
2059 /// @returns true if the specified compare predicate is
2060 /// true when both operands are equal...
2061 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
2062 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
2063   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
2064          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
2065          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
2066 }
2067
2068 /// @returns true if the specified compare instruction is
2069 /// true when both operands are equal...
2070 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
2071 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
2072   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
2073 }
2074
2075 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
2076 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
2077 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
2078 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
2079 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
2080 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
2081 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
2082 ///
2083 template<typename Functor>
2084 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
2085   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
2086   Value *LHS = Root.getOperand(0);
2087
2088   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
2089   if (F.shouldApply(LHS))
2090     return F.apply(Root);
2091
2092   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
2093   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2094   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
2095     // Should we apply this transform to the RHS?
2096     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
2097
2098     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
2099     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
2100       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
2101       ShouldApply = true;
2102     }
2103
2104     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
2105     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
2106     if (ShouldApply) {
2107       BasicBlock *BB = Root.getParent();
2108
2109       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
2110       // and perform the reassociation.
2111       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
2112
2113       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
2114       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
2115
2116       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
2117       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
2118       if (&Root == TmpLHSI) {
2119         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
2120         return 0;
2121       }
2122       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
2123       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
2124       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
2125       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
2126       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
2127       ARI = Root;
2128
2129       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
2130       // get to LHSI.
2131       while (TmpLHSI != LHSI) {
2132         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
2133         // Move the instruction to immediately before the chain we are
2134         // constructing to avoid breaking dominance properties.
2135         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
2136         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
2137         ARI = NextLHSI;
2138
2139         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
2140         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
2141         TmpLHSI = NextLHSI;
2142         ExtraOperand = NextOp;
2143       }
2144
2145       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
2146       // the transformation...
2147       return F.apply(Root);
2148     }
2149
2150     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
2151   }
2152   return 0;
2153 }
2154
2155 namespace {
2156
2157 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
2158 struct AddRHS {
2159   Value *RHS;
2160   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2161   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2162   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2163     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
2164                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
2165   }
2166 };
2167
2168 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
2169 //                 iff C1&C2 == 0
2170 struct AddMaskingAnd {
2171   Constant *C2;
2172   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
2173   bool shouldApply(Value *LHS) const {
2174     ConstantInt *C1;
2175     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
2176            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
2177   }
2178   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2179     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
2180   }
2181 };
2182
2183 }
2184
2185 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
2186                                              InstCombiner *IC) {
2187   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
2188     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
2189       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
2190
2191     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
2192           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
2193   }
2194
2195   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
2196   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
2197   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
2198
2199   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
2200     if (ConstIsRHS)
2201       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
2202     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
2203   }
2204
2205   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
2206   if (!ConstIsRHS)
2207     std::swap(Op0, Op1);
2208   Instruction *New;
2209   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
2210     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
2211   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2212     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
2213                           SO->getName()+".cmp");
2214   else {
2215     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
2216     abort();
2217   }
2218   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
2219 }
2220
2221 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
2222 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
2223 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
2224 // not have a second operand.
2225 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
2226                                      InstCombiner *IC) {
2227   // Don't modify shared select instructions
2228   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
2229   Value *TV = SI->getOperand(1);
2230   Value *FV = SI->getOperand(2);
2231
2232   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
2233     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
2234     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
2235
2236     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
2237     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
2238
2239     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
2240                               SelectFalseVal);
2241   }
2242   return 0;
2243 }
2244
2245
2246 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
2247 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
2248 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
2249 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
2250   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
2251   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
2252   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
2253
2254   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
2255   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
2256   // or if *it* is a PHI, bail out.
2257   BasicBlock *NonConstBB = 0;
2258   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
2259     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2260       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
2261       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
2262       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
2263       
2264       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
2265       // loop.
2266       if (NonConstBB == I.getParent())
2267         return 0;
2268     }
2269   
2270   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
2271   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
2272   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
2273   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
2274   if (NonConstBB) {
2275     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2276     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2277   }
2278
2279   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2280   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
2281   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2282   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2283   NewPN->takeName(PN);
2284
2285   // Next, add all of the operands to the PHI.
2286   if (I.getNumOperands() == 2) {
2287     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2288     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2289       Value *InV = 0;
2290       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2291         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2292           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2293         else
2294           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2295       } else {
2296         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2297         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2298           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
2299                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2300                                        NonConstBB->getTerminator());
2301         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2302           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
2303                                 CI->getPredicate(),
2304                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2305                                 NonConstBB->getTerminator());
2306         else
2307           assert(0 && "Unknown binop!");
2308         
2309         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2310       }
2311       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2312     }
2313   } else { 
2314     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2315     const Type *RetTy = CI->getType();
2316     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2317       Value *InV;
2318       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2319         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2320       } else {
2321         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2322         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2323                                I.getType(), "phitmp", 
2324                                NonConstBB->getTerminator());
2325         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2326       }
2327       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2328     }
2329   }
2330   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2331 }
2332
2333
2334 /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
2335 /// value is never equal to -0.0.
2336 ///
2337 /// Note that this function will need to be revisited when we support nondefault
2338 /// rounding modes!
2339 ///
2340 static bool CannotBeNegativeZero(const Value *V) {
2341   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
2342     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
2343
2344   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2345   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2346     if (I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2347         isa<ConstantFP>(I->getOperand(1)) && 
2348         cast<ConstantFP>(I->getOperand(1))->isNullValue())
2349       return true;
2350     
2351     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2352       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2353         return CannotBeNegativeZero(II->getOperand(1));
2354     
2355     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2356       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2357         if (F->isDeclaration()) {
2358           switch (F->getNameLen()) {
2359           case 3:  // abs(x) != -0.0
2360             if (!strcmp(F->getNameStart(), "abs")) return true;
2361             break;
2362           case 4:  // abs[lf](x) != -0.0
2363             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absf")) return true;
2364             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absl")) return true;
2365             break;
2366           }
2367         }
2368       }
2369   }
2370   
2371   return false;
2372 }
2373
2374
2375 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2376   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2377   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2378
2379   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2380     // X + undef -> undef
2381     if (isa<UndefValue>(RHS))
2382       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2383
2384     // X + 0 --> X
2385     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2386       if (RHSC->isNullValue())
2387         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2388     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2389       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2390                               (I.getType())->getValueAPF()))
2391         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2392     }
2393
2394     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2395       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2396       const APInt& Val = CI->getValue();
2397       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2398       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2399         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
2400       
2401       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2402       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2403       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2404         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2405         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2406                                  KnownZero, KnownOne))
2407           return &I;
2408       }
2409     }
2410
2411     if (isa<PHINode>(LHS))
2412       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2413         return NV;
2414     
2415     ConstantInt *XorRHS = 0;
2416     Value *XorLHS = 0;
2417     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2418         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2419       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2420       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2421       
2422       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2423       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2424       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2425       do {
2426         if (TySizeBits > Size) {
2427           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2428           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2429           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2430               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2431             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2432             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2433                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2434               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2435             break;
2436           }
2437         }
2438         Size >>= 1;
2439         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2440         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2441       } while (Size >= 1);
2442       
2443       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2444       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2445       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2446       // up to something that the back ends can handle.
2447       const Type *MiddleType = 0;
2448       switch (Size) {
2449         default: break;
2450         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2451         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2452         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2453       }
2454       if (MiddleType) {
2455         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2456         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2457         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2458       }
2459     }
2460   }
2461
2462   // X + X --> X << 1
2463   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2464     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2465
2466     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2467       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2468         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2469           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2470     }
2471     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2472       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2473         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2474           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2475     }
2476   }
2477
2478   // -A + B  -->  B - A
2479   // -A + -B  -->  -(A + B)
2480   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2481     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2482       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2483         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::createAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2484         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2485         return BinaryOperator::createNeg(NewAdd);
2486       }
2487     }
2488     
2489     return BinaryOperator::createSub(RHS, LHSV);
2490   }
2491
2492   // A + -B  -->  A - B
2493   if (!isa<Constant>(RHS))
2494     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2495       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2496
2497
2498   ConstantInt *C2;
2499   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2500     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2501       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2502
2503     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2504     ConstantInt *C1;
2505     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2506       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2507   }
2508
2509   // X + X*C --> X * (C+1)
2510   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2511     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2512
2513   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2514   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2515     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2516   
2517
2518   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2519   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2520     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2521       return R;
2522
2523   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2524   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2525     Value *W, *X, *Y, *Z;
2526     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2527         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2528       if (W != Y) {
2529         if (W == Z) {
2530           std::swap(Y, Z);
2531         } else if (Y == X) {
2532           std::swap(W, X);
2533         } else if (X == Z) {
2534           std::swap(Y, Z);
2535           std::swap(W, X);
2536         }
2537       }
2538
2539       if (W == Y) {
2540         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, Z,
2541                                                             LHS->getName()), I);
2542         return BinaryOperator::createMul(W, NewAdd);
2543       }
2544     }
2545   }
2546
2547   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2548     Value *X = 0;
2549     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2550       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2551
2552     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2553     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2554       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2555       if (Anded == CRHS) {
2556         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2557         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2558         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2559
2560         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2561         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2562
2563         // See if the and mask includes all of these bits.
2564         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2565
2566         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2567           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2568           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2569                                                             LHS->getName()), I);
2570           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2571         }
2572       }
2573     }
2574
2575     // Try to fold constant add into select arguments.
2576     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2577       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2578         return R;
2579   }
2580
2581   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2582   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2583   {
2584     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2585     Value *Other = RHS;
2586     if (!CI) {
2587       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2588       Other = LHS;
2589     }
2590     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2591         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2592          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2593         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2594       unsigned AS =
2595         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2596       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2597                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2598       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2599       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2600     }
2601   }
2602   
2603   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2604   {
2605     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2606     Value *Other = RHS;
2607     if (!SI) {
2608       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2609       Other = LHS;
2610     }
2611     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2612       Value *TV = SI->getTrueValue();
2613       Value *FV = SI->getFalseValue();
2614       Value *A, *N;
2615
2616       // Can we fold the add into the argument of the select?
2617       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2618       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2619           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2620         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2621       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2622           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2623         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2624     }
2625   }
2626   
2627   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2628   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2629     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2630       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2631
2632   return Changed ? &I : 0;
2633 }
2634
2635 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2636 // highest order bit set.
2637 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2638   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2639   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2640 }
2641
2642 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2643   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2644
2645   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2646     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2647
2648   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2649   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2650     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2651
2652   if (isa<UndefValue>(Op0))
2653     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2654   if (isa<UndefValue>(Op1))
2655     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2656
2657   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2658     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2659     if (C->isAllOnesValue())
2660       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2661
2662     // C - ~X == X + (1+C)
2663     Value *X = 0;
2664     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2665       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2666
2667     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2668     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2669     if (C->isZero()) {
2670       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2671         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2672           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2673             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2674             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2675                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2676               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2677               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2678                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2679             }
2680           }
2681         }
2682         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2683           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2684             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2685             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2686                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2687               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2688               return BinaryOperator::createLShr(
2689                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2690             }
2691           }
2692         }
2693       }
2694     }
2695
2696     // Try to fold constant sub into select arguments.
2697     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2698       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2699         return R;
2700
2701     if (isa<PHINode>(Op0))
2702       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2703         return NV;
2704   }
2705
2706   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2707     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2708         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2709       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2710         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2711       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2712         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2713       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2714         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2715           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2716           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2717                                            Op1I->getOperand(0));
2718       }
2719     }
2720
2721     if (Op1I->hasOneUse()) {
2722       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2723       // is not used by anyone else...
2724       //
2725       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2726           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2727         // Swap the two operands of the subexpr...
2728         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2729         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2730         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2731
2732         // Create the new top level add instruction...
2733         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2734       }
2735
2736       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2737       //
2738       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2739           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2740         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2741
2742         Value *NewNot =
2743           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2744         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2745       }
2746
2747       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2748       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2749         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2750           if (CSI->isZero())
2751             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2752               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2753                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2754
2755       // X - X*C --> X * (1-C)
2756       ConstantInt *C2 = 0;
2757       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2758         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2759         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2760       }
2761
2762       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2763       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2764         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2765           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2766               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2767             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2768               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2769             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2770               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2771           }
2772     }
2773   }
2774
2775   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2776     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2777       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2778         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2779           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2780         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2781           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2782       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2783         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2784           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2785       }
2786     }
2787
2788   ConstantInt *C1;
2789   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2790     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2791       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2792
2793     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2794     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2795       return BinaryOperator::createMul(X, Subtract(C1, C2));
2796   }
2797   return 0;
2798 }
2799
2800 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2801 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2802 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2803 /// signed.
2804 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2805                            bool &TrueIfSigned) {
2806   switch (pred) {
2807   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2808     TrueIfSigned = true;
2809     return RHS->isZero();
2810   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2811     TrueIfSigned = true;
2812     return RHS->isAllOnesValue();
2813   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2814     TrueIfSigned = false;
2815     return RHS->isAllOnesValue();
2816   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2817     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2818     TrueIfSigned = true;
2819     return RHS->getValue() ==
2820       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2821   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2822     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2823     TrueIfSigned = true;
2824     return RHS->getValue() == 
2825       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2826   default:
2827     return false;
2828   }
2829 }
2830
2831 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2832   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2833   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2834
2835   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2836     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2837
2838   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2839   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2840     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2841
2842       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2843       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2844         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2845           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2846             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2847                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2848
2849       if (CI->isZero())
2850         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2851       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2852         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2853       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2854         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2855
2856       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2857       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2858         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2859                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2860       }
2861     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2862       if (Op1F->isNullValue())
2863         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2864
2865       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2866       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2867       // We need a better interface for long double here.
2868       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2869         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2870           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2871     }
2872     
2873     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2874       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2875           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2876         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2877         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2878                                                      Op1, "tmp");
2879         InsertNewInstBefore(Add, I);
2880         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2881                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2882         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2883         
2884       }
2885
2886     // Try to fold constant mul into select arguments.
2887     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2888       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2889         return R;
2890
2891     if (isa<PHINode>(Op0))
2892       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2893         return NV;
2894   }
2895
2896   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2897     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2898       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2899
2900   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2901   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2902   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2903   // formed.
2904   CastInst *BoolCast = 0;
2905   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2906     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2907       BoolCast = CI;
2908   if (!BoolCast)
2909     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2910       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2911         BoolCast = CI;
2912   if (BoolCast) {
2913     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2914       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2915       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2916       bool TIS = false;
2917       
2918       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2919       // multiply into a shift/and combination.
2920       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2921           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2922           TIS) {
2923         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2924         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2925                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2926         Value *V =
2927           InsertNewInstBefore(
2928             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2929                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2930                                             ".mask"), I);
2931
2932         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2933         // or truncate to the multiply type.
2934         if (I.getType() != V->getType()) {
2935           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2936           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2937           Instruction::CastOps opcode = 
2938             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2939              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2940           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2941         }
2942
2943         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2944         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2945       }
2946     }
2947   }
2948
2949   return Changed ? &I : 0;
2950 }
2951
2952 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2953 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2954 /// used by the visitors to those instructions.
2955 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2956 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2957   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2958
2959   // undef / X -> 0        for integer.
2960   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2961   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2962     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2963       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2964     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2965   }
2966
2967   // X / undef -> undef
2968   if (isa<UndefValue>(Op1))
2969     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2970
2971   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2972   // This does not apply for fdiv.
2973   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2974     // [su]div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in
2975     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2976     // condition of the select with false (if the cond value is in the same BB).
2977     // If the select has uses other than the div, this allows them to be
2978     // simplified also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2979     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2980       if (ST->isNullValue()) {
2981         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2982         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2983           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2984         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2985           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2986         else
2987           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2988         return &I;
2989       }
2990
2991     // Likewise for: [su]div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2992     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))
2993       if (ST->isNullValue()) {
2994         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2995         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2996           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2997         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2998           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2999         else
3000           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
3001         return &I;
3002       }
3003   }
3004
3005   return 0;
3006 }
3007
3008 /// This function implements the transforms common to both integer division
3009 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
3010 /// division instructions.
3011 /// @brief Common integer divide transforms
3012 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3013   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3014
3015   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
3016     return Common;
3017
3018   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3019     // div X, 1 == X
3020     if (RHS->equalsInt(1))
3021       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3022
3023     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
3024     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3025       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
3026         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
3027           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
3028             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3029           else 
3030             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
3031                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
3032         }
3033
3034     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
3035       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3036         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3037           return R;
3038       if (isa<PHINode>(Op0))
3039         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3040           return NV;
3041     }
3042   }
3043
3044   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
3045   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3046     if (LHS->equalsInt(0))
3047       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3048
3049   return 0;
3050 }
3051
3052 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
3053   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3054
3055   // Handle the integer div common cases
3056   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3057     return Common;
3058
3059   // X udiv C^2 -> X >> C
3060   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
3061   // if so, convert to a right shift.
3062   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3063     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
3064       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
3065                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
3066   }
3067
3068   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
3069   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
3070     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3071         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3072       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
3073       if (C1.isPowerOf2()) {
3074         Value *N = RHSI->getOperand(1);
3075         const Type *NTy = N->getType();
3076         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
3077           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
3078           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
3079         }
3080         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
3081       }
3082     }
3083   }
3084   
3085   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
3086   // where C1&C2 are powers of two.
3087   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
3088     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3089       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
3090         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
3091         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
3092           // Compute the shift amounts
3093           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
3094           // Construct the "on true" case of the select
3095           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
3096           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
3097                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
3098           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
3099   
3100           // Construct the "on false" case of the select
3101           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
3102           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
3103                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
3104           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
3105
3106           // construct the select instruction and return it.
3107           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
3108         }
3109       }
3110   return 0;
3111 }
3112
3113 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
3114   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3115
3116   // Handle the integer div common cases
3117   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3118     return Common;
3119
3120   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3121     // sdiv X, -1 == -X
3122     if (RHS->isAllOnesValue())
3123       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
3124
3125     // -X/C -> X/-C
3126     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
3127       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
3128   }
3129
3130   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3131   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
3132   if (I.getType()->isInteger()) {
3133     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3134     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3135       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
3136       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3137     }
3138   }      
3139   
3140   return 0;
3141 }
3142
3143 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3144   return commonDivTransforms(I);
3145 }
3146
3147 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3148 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3149 /// is used by the visitors to those instructions.
3150 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3151 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3152   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3153
3154   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
3155   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3156     if (LHS->isNullValue())
3157       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3158
3159   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
3160     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
3161       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
3162     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3163   }
3164   if (isa<UndefValue>(Op1))
3165     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3166
3167   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3168   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3169     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
3170     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
3171     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
3172     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
3173     // simplified also.
3174     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3175       if (ST->isNullValue()) {
3176         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3177         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3178           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
3179         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3180           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
3181         else
3182           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
3183         return &I;
3184       }
3185     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
3186     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3187       if (ST->isNullValue()) {
3188         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3189         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3190           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
3191         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3192           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
3193         else
3194           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
3195         return &I;
3196       }
3197   }
3198
3199   return 0;
3200 }
3201
3202 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3203 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3204 /// remainder instructions.
3205 /// @brief Common integer remainder transforms
3206 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3207   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3208
3209   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3210     return common;
3211
3212   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3213     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3214     if (RHS->equalsInt(0))
3215       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3216     
3217     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3218       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3219
3220     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3221       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3222         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3223           return R;
3224       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3225         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3226           return NV;
3227       }
3228
3229       // See if we can fold away this rem instruction.
3230       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3231       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3232       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3233                                KnownZero, KnownOne))
3234         return &I;
3235     }
3236   }
3237
3238   return 0;
3239 }
3240
3241 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3242   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3243
3244   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3245     return common;
3246   
3247   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3248     // X urem C^2 -> X and C
3249     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3250     // if so, convert to a bitwise and.
3251     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3252       if (C->getValue().isPowerOf2())
3253         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
3254   }
3255
3256   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3257     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3258     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3259         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3260       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3261         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3262         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
3263                                                                    "tmp"), I);
3264         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
3265       }
3266     }
3267   }
3268
3269   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3270   // where C1&C2 are powers of two.
3271   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3272     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3273       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3274         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3275         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3276             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3277           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3278             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3279           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3280             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3281           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3282         }
3283       }
3284   }
3285   
3286   return 0;
3287 }
3288
3289 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3290   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3291
3292   // Handle the integer rem common cases
3293   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3294     return common;
3295   
3296   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3297     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
3298         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
3299       // X % -Y -> X % Y
3300       AddUsesToWorkList(I);
3301       I.setOperand(1, RHSNeg);
3302       return &I;
3303     }
3304  
3305   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3306   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3307   if (I.getType()->isInteger()) {
3308     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3309     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3310       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3311       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
3312     }
3313   }
3314
3315   return 0;
3316 }
3317
3318 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3319   return commonRemTransforms(I);
3320 }
3321
3322 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
3323 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3324   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3325   if (!isSigned)
3326     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
3327   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
3328 }
3329
3330 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
3331 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3332   if (!isSigned)
3333     return C->getValue() == 1; // unsigned
3334     
3335   // Calculate 1111111111000000000000
3336   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3337   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
3338 }
3339
3340 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3341 // constant.
3342 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3343   return CI->getValue().isPowerOf2();
3344 }
3345
3346 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3347 // This is the same as lowones(~X).
3348 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3349   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3350 }
3351
3352 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3353 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3354 ///
3355 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3356 ///
3357 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3358 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3359 ///
3360 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3361 ///   0  A > B
3362 ///   1  A == B
3363 ///   2  A < B
3364 ///
3365 /// <=>  Value  Definition
3366 /// 000     0   Always false
3367 /// 001     1   A >  B
3368 /// 010     2   A == B
3369 /// 011     3   A >= B
3370 /// 100     4   A <  B
3371 /// 101     5   A != B
3372 /// 110     6   A <= B
3373 /// 111     7   Always true
3374 ///  
3375 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3376   switch (ICI->getPredicate()) {
3377     // False -> 0
3378   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3379   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3380   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3381   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3382   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3383   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3384   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3385   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3386   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3387   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3388     // True -> 7
3389   default:
3390     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3391     return 0;
3392   }
3393 }
3394
3395 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3396 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3397 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3398 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3399 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3400   switch (code) {
3401   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3402   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3403   case  1: 
3404     if (sign)
3405       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3406     else
3407       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3408   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3409   case  3: 
3410     if (sign)
3411       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3412     else
3413       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3414   case  4: 
3415     if (sign)
3416       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3417     else
3418       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3419   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3420   case  6: 
3421     if (sign)
3422       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3423     else
3424       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3425   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3426   }
3427 }
3428
3429 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3430   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3431     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3432      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3433     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3434      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3435 }
3436
3437 namespace { 
3438 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3439 struct FoldICmpLogical {
3440   InstCombiner &IC;
3441   Value *LHS, *RHS;
3442   ICmpInst::Predicate pred;
3443   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3444     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3445       pred(ICI->getPredicate()) {}
3446   bool shouldApply(Value *V) const {
3447     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3448       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3449         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3450                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3451     return false;
3452   }
3453   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3454     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3455     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3456       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3457       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3458     }
3459
3460     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3461     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3462     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3463     unsigned Code;
3464     switch (Log.getOpcode()) {
3465     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3466     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3467     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3468     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3469     }
3470
3471     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3472                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3473       
3474     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3475     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3476       return I;
3477     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3478     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3479   }
3480 };
3481 } // end anonymous namespace
3482
3483 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3484 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3485 // guaranteed to be a binary operator.
3486 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3487                                     ConstantInt *OpRHS,
3488                                     ConstantInt *AndRHS,
3489                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3490   Value *X = Op->getOperand(0);
3491   Constant *Together = 0;
3492   if (!Op->isShift())
3493     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3494
3495   switch (Op->getOpcode()) {
3496   case Instruction::Xor:
3497     if (Op->hasOneUse()) {
3498       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3499       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3500       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3501       And->takeName(Op);
3502       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3503     }
3504     break;
3505   case Instruction::Or:
3506     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3507       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3508
3509     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3510       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3511       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3512       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3513       Or->takeName(Op);
3514       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3515     }
3516     break;
3517   case Instruction::Add:
3518     if (Op->hasOneUse()) {
3519       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3520       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3521       // single bit constant.
3522       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3523
3524       // If there is only one bit set...
3525       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3526         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3527         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3528         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3529         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3530
3531         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3532         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3533           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3534           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3535           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3536           // no effect.
3537           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3538             TheAnd.setOperand(0, X);
3539             return &TheAnd;
3540           } else {
3541             // Pull the XOR out of the AND.
3542             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3543             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3544             NewAnd->takeName(Op);
3545             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3546           }
3547         }
3548       }
3549     }
3550     break;
3551
3552   case Instruction::Shl: {
3553     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3554     // the anded constant includes them, clear them now!
3555     //
3556     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3557     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3558     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3559     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3560
3561     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3562     // Masking out bits that the shift already masks
3563       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3564     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3565       TheAnd.setOperand(1, CI);
3566       return &TheAnd;
3567     }
3568     break;
3569   }
3570   case Instruction::LShr:
3571   {
3572     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3573     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3574     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3575     //
3576     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3577     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3578     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3579     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3580
3581     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3582     // Masking out bits that the shift already masks.
3583       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3584     } else if (CI != AndRHS) {
3585       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3586       return &TheAnd;
3587     }
3588     break;
3589   }
3590   case Instruction::AShr:
3591     // Signed shr.
3592     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3593     // with an and.
3594     if (Op->hasOneUse()) {
3595       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3596       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3597       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3598       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3599       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3600         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3601         // Make the argument unsigned.
3602         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3603         ShVal = InsertNewInstBefore(
3604             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3605                                    Op->getName()), TheAnd);
3606         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3607       }
3608     }
3609     break;
3610   }
3611   return 0;
3612 }
3613
3614
3615 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3616 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3617 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3618 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3619 /// insert new instructions.
3620 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3621                                            bool isSigned, bool Inside, 
3622                                            Instruction &IB) {
3623   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3624             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3625          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3626     
3627   if (Inside) {
3628     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3629       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3630
3631     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3632     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3633       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3634         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3635       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3636     }
3637
3638     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3639     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3640     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3641     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3642     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3643     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3644   }
3645
3646   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3647     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3648
3649   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3650   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3651   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3652     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3653         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3654     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3655   }
3656
3657   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3658   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3659   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3660   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3661   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3662   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3663   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3664 }
3665
3666 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3667 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3668 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3669 // not, since all 1s are not contiguous.
3670 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3671   const APInt& V = Val->getValue();
3672   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3673   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3674
3675   // look for the first zero bit after the run of ones
3676   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3677   // look for the first non-zero bit
3678   ME = V.getActiveBits(); 
3679   return true;
3680 }
3681
3682 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3683 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3684 /// the following xforms:
3685 /// 
3686 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3687 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3688 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3689 ///
3690 /// return (A +/- B).
3691 ///
3692 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3693                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3694                                         Instruction &I) {
3695   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3696   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3697       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3698
3699   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3700
3701   switch (LHSI->getOpcode()) {
3702   default: return 0;
3703   case Instruction::And:
3704     if (And(N, Mask) == Mask) {
3705       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3706       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3707            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3708           Mask->getValue().getBitWidth())
3709         break;
3710
3711       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3712       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3713       // is all N is, ignore it.
3714       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3715       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3716         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3717         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3718         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3719           break;
3720       }
3721     }
3722     return 0;
3723   case Instruction::Or:
3724   case Instruction::Xor:
3725     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3726     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3727          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3728         && And(N, Mask)->isZero())
3729       break;
3730     return 0;
3731   }
3732   
3733   Instruction *New;
3734   if (isSub)
3735     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3736   else
3737     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3738   return InsertNewInstBefore(New, I);
3739 }
3740
3741 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3742   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3743   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3744
3745   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3746     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3747
3748   // and X, X = X
3749   if (Op0 == Op1)
3750     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3751
3752   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3753   // purpose is to compute bits we don't care about.
3754   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3755     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3756     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3757     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3758                              KnownZero, KnownOne))
3759       return &I;
3760   } else {
3761     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3762       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3763         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3764     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3765       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3766     }
3767   }
3768   
3769   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3770     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3771     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3772
3773     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3774     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3775       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3776       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3777       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3778       switch (Op0I->getOpcode()) {
3779       case Instruction::Xor:
3780       case Instruction::Or:
3781         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3782         if (Op0I->hasOneUse()) {
3783           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3784             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3785             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3786                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3787             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3788             return BinaryOperator::create(
3789                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3790           }
3791           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3792               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3793             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3794             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3795                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3796             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3797             return BinaryOperator::create(
3798                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3799           }
3800         }
3801
3802         break;
3803       case Instruction::Add:
3804         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3805         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3806         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3807         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3808           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3809         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3810           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3811         break;
3812
3813       case Instruction::Sub:
3814         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3815         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3816         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3817         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3818           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3819         break;
3820       }
3821
3822       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3823         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3824           return Res;
3825     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3826       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3827       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3828       // frequently occurs for bitfield accesses.
3829       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3830         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3831             CastOp->getNumOperands() == 2)
3832           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3833             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3834               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3835               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3836               // This will fold the two constants together, which may allow 
3837               // other simplifications.
3838               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3839                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3840                 CastOp->getName()+".shrunk");
3841               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3842               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3843               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3844               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3845               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3846             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3847               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3848               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3849               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3850               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3851                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3852             }
3853           }
3854       }
3855     }
3856
3857     // Try to fold constant and into select arguments.
3858     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3859       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3860         return R;
3861     if (isa<PHINode>(Op0))
3862       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3863         return NV;
3864   }
3865
3866   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3867   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3868
3869   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3870     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3871
3872   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3873   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3874     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3875                                                I.getName()+".demorgan");
3876     InsertNewInstBefore(Or, I);
3877     return BinaryOperator::createNot(Or);
3878   }
3879   
3880   {
3881     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3882     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3883       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3884         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3885     
3886       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3887       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3888         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3889           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3890       }
3891     }
3892     
3893     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3894       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3895         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3896
3897       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3898       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3899         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3900           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3901       }
3902     }
3903     
3904     if (Op0->hasOneUse() &&
3905         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3906       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3907         I.swapOperands();     // Simplify below
3908         std::swap(Op0, Op1);
3909       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3910         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3911         I.swapOperands();     // Simplify below
3912         std::swap(Op0, Op1);
3913       }
3914     }
3915     if (Op1->hasOneUse() &&
3916         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3917       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3918         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3919         std::swap(A, B);
3920       }
3921       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3922         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3923         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3924         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3925       }
3926     }
3927   }
3928   
3929   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3930     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3931     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3932       return R;
3933
3934     Value *LHSVal, *RHSVal;
3935     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3936     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3937     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3938       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3939         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3940             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3941             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3942             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3943             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3944             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3945             
3946             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3947             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3948              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3949                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3950           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3951           ICmpInst::Predicate GT;
3952           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3953               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3954                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3955             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3956           else
3957             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3958           
3959           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3960           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3961           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3962             std::swap(LHS, RHS);
3963             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3964             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3965           }
3966
3967           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3968           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3969           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3970           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3971           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3972           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3973           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3974
3975           switch (LHSCC) {
3976           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3977           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3978             switch (RHSCC) {
3979             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3980             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3981             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3982             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3983               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3984             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3985             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3986             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3987               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3988             }
3989           case ICmpInst::ICMP_NE:
3990             switch (RHSCC) {
3991             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3992             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3993               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3994                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3995               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3996             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3997               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3998                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3999               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
4000             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
4001             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
4002             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
4003               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4004             case ICmpInst::ICMP_NE:
4005               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
4006                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4007                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4008                                                       LHSVal->getName()+".off");
4009                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4010                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
4011                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
4012               }
4013               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
4014             }
4015             break;
4016           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4017             switch (RHSCC) {
4018             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4019             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
4020             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
4021               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4022             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
4023               break;
4024             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
4025             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
4026               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4027             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
4028               break;
4029             }
4030             break;
4031           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4032             switch (RHSCC) {
4033             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4034             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
4035             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
4036               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4037             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
4038               break;
4039             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
4040             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
4041               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4042             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
4043               break;
4044             }
4045             break;
4046           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4047             switch (RHSCC) {
4048             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4049             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
4050               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4051             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
4052               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4053             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
4054               break;
4055             case ICmpInst::ICMP_NE:
4056               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
4057                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
4058               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
4059             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
4060               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
4061                                      true, I);
4062             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
4063               break;
4064             }
4065             break;
4066           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4067             switch (RHSCC) {
4068             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4069             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
4070             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
4071               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4072             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
4073               break;
4074             case ICmpInst::ICMP_NE:
4075               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
4076                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
4077               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
4078             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
4079               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
4080                                      true, I);
4081             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
4082               break;
4083             }
4084             break;
4085           }
4086         }
4087   }
4088
4089   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4090   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4091     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4092       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4093         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4094         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4095             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4096             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4097                               I.getType(), TD) &&
4098             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4099                               I.getType(), TD)) {
4100           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
4101                                                          Op1C->getOperand(0),
4102                                                          I.getName());
4103           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4104           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4105         }
4106       }
4107     
4108   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4109   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4110     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4111       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4112           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4113           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4114         Instruction *NewOp =
4115           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
4116                                                         SI1->getOperand(0),
4117                                                         SI0->getName()), I);
4118         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4119                                       SI1->getOperand(1));
4120       }
4121   }
4122
4123   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4124   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4125     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4126       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4127           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
4128         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4129           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4130             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4131             // false.
4132             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4133               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4134             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4135                                 RHS->getOperand(0));
4136           }
4137     }
4138   }
4139       
4140   return Changed ? &I : 0;
4141 }
4142
4143 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
4144 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
4145 /// yet, fill it in and return false.
4146 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4147   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
4148   if (I == 0) return true;
4149
4150   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
4151   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
4152     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
4153            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
4154   
4155   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4156   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
4157   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
4158   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4159     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
4160     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
4161         8*(ByteValues.size()-1))
4162       return true;
4163     
4164     unsigned DestNo;
4165     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4166       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
4167       DestNo = ByteValues.size()-1;
4168     } else {
4169       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
4170       DestNo = 0;
4171     }
4172     
4173     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4174     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4175     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
4176       return true;
4177     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
4178     return false;
4179   }
4180   
4181   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
4182   // don't have this.
4183   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
4184   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
4185   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
4186       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
4187     return true;
4188   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
4189
4190   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
4191   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
4192       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
4193     return true;
4194   
4195   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
4196   unsigned DestByte;
4197   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
4198     return true;
4199   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
4200   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
4201     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
4202       break;
4203   // Unknown mask for bswap.
4204   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
4205   
4206   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
4207   unsigned SrcByte;
4208   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
4209     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
4210   else
4211     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
4212   
4213   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
4214   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
4215     return true;
4216   
4217   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4218   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4219   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
4220     return true;
4221   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
4222   return false;
4223 }
4224
4225 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4226 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4227 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4228   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4229   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
4230     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4231   
4232   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4233   /// defines each byte.
4234   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4235   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4236     
4237   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4238   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
4239       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
4240     return 0;
4241   
4242   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4243   Value *V = ByteValues[0];
4244   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4245   
4246   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4247   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4248     if (ByteValues[i] != V)
4249       return 0;
4250   const Type *Tys[] = { ITy };
4251   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4252   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4253   return CallInst::Create(F, V);
4254 }
4255
4256
4257 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4258   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4259   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4260
4261   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4262     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4263
4264   // or X, X = X
4265   if (Op0 == Op1)
4266     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4267
4268   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4269   // purpose is to compute bits we don't care about.
4270   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4271     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4272     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4273     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4274                              KnownZero, KnownOne))
4275       return &I;
4276   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4277     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4278   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4279     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4280       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4281   }
4282     
4283
4284   
4285   // or X, -1 == -1
4286   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4287     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4288     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4289     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4290       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
4291       InsertNewInstBefore(Or, I);
4292       Or->takeName(Op0);
4293       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
4294                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4295     }
4296
4297     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4298     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4299       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
4300       InsertNewInstBefore(Or, I);
4301       Or->takeName(Op0);
4302       return BinaryOperator::createXor(Or,
4303                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4304     }
4305
4306     // Try to fold constant and into select arguments.
4307     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4308       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4309         return R;
4310     if (isa<PHINode>(Op0))
4311       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4312         return NV;
4313   }
4314
4315   Value *A = 0, *B = 0;
4316   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4317
4318   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4319     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4320       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4321   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4322     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4323       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4324
4325   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4326   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4327   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4328       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4329       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4330        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4331     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4332       return BSwap;
4333   }
4334   
4335   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4336   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4337       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4338     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
4339     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4340     NOr->takeName(Op0);
4341     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4342   }
4343
4344   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4345   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4346       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4347     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
4348     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4349     NOr->takeName(Op0);
4350     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4351   }
4352
4353   // (A & C)|(B & D)
4354   Value *C = 0, *D = 0;
4355   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4356       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4357     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4358     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4359     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4360     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4361       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4362       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4363       // replace with V+N.
4364       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4365         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4366             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4367           // Add commutes, try both ways.
4368           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4369             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4370           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4371             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4372         }
4373         // Or commutes, try both ways.
4374         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4375             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4376           // Add commutes, try both ways.
4377           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4378             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4379           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4380             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4381         }
4382       }
4383       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4384     }
4385     
4386     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4387     // terms for V1 & (V2|V3).
4388     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4389       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4390         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4391       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4392         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4393       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4394         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4395       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4396         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4397       
4398       if (V1) {
4399         Value *Or =
4400           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
4401         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
4402       }
4403     }
4404   }
4405   
4406   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4407   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4408     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4409       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4410           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4411           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4412         Instruction *NewOp =
4413         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
4414                                                      SI1->getOperand(0),
4415                                                      SI0->getName()), I);
4416         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4417                                       SI1->getOperand(1));
4418       }
4419   }
4420
4421   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4422     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4423       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4424   } else {
4425     A = 0;
4426   }
4427   // Note, A is still live here!
4428   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4429     if (Op0 == B)
4430       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4431
4432     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4433     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4434       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
4435                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4436       return BinaryOperator::createNot(And);
4437     }
4438   }
4439
4440   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4441   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4442     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4443       return R;
4444
4445     Value *LHSVal, *RHSVal;
4446     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4447     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4448     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4449       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4450         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4451             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4452             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4453             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4454             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4455             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4456             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4457             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4458           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4459           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4460           bool NeedsSwap;
4461           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4462             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4463           else
4464             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4465             
4466           if (NeedsSwap) {
4467             std::swap(LHS, RHS);
4468             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4469             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4470           }
4471
4472           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4473           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4474           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4475           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4476           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4477           // equal.
4478           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4479
4480           switch (LHSCC) {
4481           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4482           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4483             switch (RHSCC) {
4484             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4485             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4486               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4487                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4488                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4489                                                       LHSVal->getName()+".off");
4490                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4491                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4492                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4493               }
4494               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4495             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4496             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4497               break;
4498             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4499             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4500             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4501               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4502             }
4503             break;
4504           case ICmpInst::ICMP_NE:
4505             switch (RHSCC) {
4506             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4507             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4508             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4509             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4510               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4511             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4512             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4513             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4514               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4515             }
4516             break;
4517           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4518             switch (RHSCC) {
4519             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4520             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4521               break;
4522             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4523               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4524               // this can cause overflow.
4525               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4526                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4527               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4528                                      false, I);
4529             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4530               break;
4531             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4532             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4533               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4534             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4535               break;
4536             }
4537             break;
4538           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4539             switch (RHSCC) {
4540             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4541             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4542               break;
4543             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4544               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4545               // this can cause overflow.
4546               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4547                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4548               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4549                                      false, I);
4550             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4551               break;
4552             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4553             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4554               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4555             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4556               break;
4557             }
4558             break;
4559           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4560             switch (RHSCC) {
4561             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4562             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4563             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4564               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4565             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4566               break;
4567             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4568             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4569               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4570             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4571               break;
4572             }
4573             break;
4574           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4575             switch (RHSCC) {
4576             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4577             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4578             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4579               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4580             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4581               break;
4582             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4583             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4584               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4585             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4586               break;
4587             }
4588             break;
4589           }
4590         }
4591   }
4592     
4593   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4594   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4595     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4596       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4597         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4598             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4599           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4600           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4601               // Only do this if the casts both really cause code to be
4602               // generated.
4603               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4604                                 I.getType(), TD) &&
4605               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4606                                 I.getType(), TD)) {
4607             Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4608                                                           Op1C->getOperand(0),
4609                                                           I.getName());
4610             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4611             return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4612           }
4613         }
4614       }
4615   }
4616   
4617     
4618   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4619   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4620     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4621       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4622           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4623           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4624         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4625           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4626             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4627             // true.
4628             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4629               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4630             
4631             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4632             // rest.
4633             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4634                                 RHS->getOperand(0));
4635           }
4636     }
4637   }
4638
4639   return Changed ? &I : 0;
4640 }
4641
4642 namespace {
4643
4644 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4645 struct XorSelf {
4646   Value *RHS;
4647   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4648   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4649   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4650     return &Xor;
4651   }
4652 };
4653
4654 }
4655
4656 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4657   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4658   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4659
4660   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4661     if (isa<UndefValue>(Op0))
4662       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4663       // idiom (misuse).
4664       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4665     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4666   }
4667
4668   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4669   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4670     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4671     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4672   }
4673   
4674   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4675   // purpose is to compute bits we don't care about.
4676   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4677     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4678     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4679     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4680                              KnownZero, KnownOne))
4681       return &I;
4682   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4683     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4684   }
4685
4686   // Is this a ~ operation?
4687   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4688     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4689     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4690     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4691       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4692           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4693         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4694         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4695           Instruction *NotY =
4696             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4697                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4698           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4699           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4700             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4701           else
4702             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4703         }
4704       }
4705     }
4706   }
4707   
4708   
4709   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4710     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4711     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4712       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4713         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4714                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4715
4716       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4717         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4718                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4719     }
4720
4721     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4722       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4723       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4724         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4725           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4726           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4727                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4728           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4729         }
4730           
4731       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4732         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4733           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4734           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4735             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4736             return BinaryOperator::createSub(
4737                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4738                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4739                                           Op0I->getOperand(0));
4740           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4741             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4742             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4743             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4744
4745           }
4746         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4747           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4748           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4749             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4750             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4751             // NewRHS.
4752             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4753             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4754                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4755             AddToWorkList(Op0I);
4756             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4757             I.setOperand(1, NewRHS);
4758             return &I;
4759           }
4760         }
4761       }
4762     }
4763
4764     // Try to fold constant and into select arguments.
4765     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4766       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4767         return R;
4768     if (isa<PHINode>(Op0))
4769       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4770         return NV;
4771   }
4772
4773   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4774     if (X == Op1)
4775       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4776
4777   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4778     if (X == Op0)
4779       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4780
4781   
4782   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4783   if (Op1I) {
4784     Value *A, *B;
4785     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4786       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4787         Op1I->swapOperands();
4788         I.swapOperands();
4789         std::swap(Op0, Op1);
4790       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4791         I.swapOperands();     // Simplified below.
4792         std::swap(Op0, Op1);
4793       }
4794     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4795       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4796         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4797       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4798         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4799     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4800       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4801         Op1I->swapOperands();
4802         std::swap(A, B);
4803       }
4804       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4805         I.swapOperands();     // Simplified below.
4806         std::swap(Op0, Op1);
4807       }
4808     }
4809   }
4810   
4811   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4812   if (Op0I) {
4813     Value *A, *B;
4814     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4815       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4816         std::swap(A, B);
4817       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4818         Instruction *NotB =
4819           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4820         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4821       }
4822     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4823       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4824         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4825       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4826         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4827     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4828       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4829         std::swap(A, B);
4830       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4831           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4832         Instruction *N =
4833           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4834         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4835       }
4836     }
4837   }
4838   
4839   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4840   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4841       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4842       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4843       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4844     Instruction *NewOp =
4845       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4846                                                     Op1I->getOperand(0),
4847                                                     Op0I->getName()), I);
4848     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4849                                   Op1I->getOperand(1));
4850   }
4851     
4852   if (Op0I && Op1I) {
4853     Value *A, *B, *C, *D;
4854     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4855     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4856         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4857       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4858         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4859     }
4860     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4861     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4862         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4863       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4864         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4865     }
4866     
4867     // (A & B)^(C & D)
4868     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4869         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4870         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4871       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4872       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4873       if (A == C)
4874         X = A, Y = B, Z = D;
4875       else if (A == D)
4876         X = A, Y = B, Z = C;
4877       else if (B == C)
4878         X = B, Y = A, Z = D;
4879       else if (B == D)
4880         X = B, Y = A, Z = C;
4881       
4882       if (X) {
4883         Instruction *NewOp =
4884         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4885         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4886       }
4887     }
4888   }
4889     
4890   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4891   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4892     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4893       return R;
4894
4895   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4896   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4897     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4898       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4899         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4900         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4901             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4902             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4903                               I.getType(), TD) &&
4904             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4905                               I.getType(), TD)) {
4906           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4907                                                          Op1C->getOperand(0),
4908                                                          I.getName());
4909           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4910           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4911         }
4912       }
4913   }
4914   return Changed ? &I : 0;
4915 }
4916
4917 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4918 /// overflowed for this type.
4919 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4920                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4921   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4922
4923   if (IsSigned)
4924     if (In2->getValue().isNegative())
4925       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4926     else
4927       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4928   else
4929     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4930 }
4931
4932 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4933 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4934 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4935 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4936   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4937   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4938   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4939   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4940
4941   // Build a mask for high order bits.
4942   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
4943   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4944
4945   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4946     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4947     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4948     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4949       if (OpC->isZero()) continue;
4950       
4951       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4952       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4953         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4954         
4955         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4956           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4957         else
4958           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4959                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4960                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4961                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4962         continue;
4963       }
4964       
4965       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4966       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4967       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4968       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4969         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4970       else {
4971         // Emit an add instruction.
4972         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4973            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4974                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4975       }
4976       continue;
4977     }
4978     // Convert to correct type.
4979     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4980       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4981         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4982       else
4983         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4984                                                  Op->getName()+".c"), I);
4985     }
4986     if (Size != 1) {
4987       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4988       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4989         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4990       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4991         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4992                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4993     }
4994
4995     // Emit an add instruction.
4996     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4997       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4998                                     cast<Constant>(Result));
4999     else
5000       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
5001                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5002   }
5003   return Result;
5004 }
5005
5006
5007 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5008 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5009 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5010 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5011 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5012 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5013 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5014 ///
5015 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5016 /// 
5017 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5018                                           InstCombiner &IC) {
5019   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5020   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5021
5022   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5023   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5024   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5025   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5026   // because the expression will cross zero at the same point.
5027   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5028   int64_t Offset = 0;
5029   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5030     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5031       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5032       if (CI->isZero()) continue;
5033
5034       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5035       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5036         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5037       } else {
5038         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5039         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5040       }
5041     } else {
5042       // Found our variable index.
5043       break;
5044     }
5045   }
5046   
5047   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5048   // evaluate it the general way.
5049   if (i == e) return 0;
5050   
5051   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5052   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5053   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5054   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5055   
5056   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5057   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5058     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5059     if (!CI) return 0;
5060    
5061     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5062     if (CI->isZero()) continue;
5063     
5064     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5065     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5066       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5067     } else {
5068       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5069       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5070     }
5071   }
5072   
5073   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5074   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5075   // the index.
5076   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5077   if (Offset == 0) {
5078     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5079     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5080     // computation crosses zero.
5081     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5082       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5083                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5084     return VariableIdx;
5085   }
5086   
5087   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5088   // the pointer size, so get it.
5089   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5090   
5091   Offset &= PtrSizeMask;
5092   VariableScale &= PtrSizeMask;
5093
5094   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5095   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5096   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5097   // multiple of the variable scale.
5098   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5099   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5100     return 0;
5101
5102   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5103   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5104   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5105     VariableIdx = CastInst::createIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5106                                               true /*SExt*/, 
5107                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5108   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5109   return BinaryOperator::createAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5110 }
5111
5112
5113 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5114 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5115 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5116                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5117                                        Instruction &I) {
5118   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5119
5120   // Look through bitcasts.
5121   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5122     RHS = BCI->getOperand(0);
5123
5124   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5125   if (PtrBase == RHS) {
5126     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5127     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5128     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5129     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5130     
5131     // If not, synthesize the offset the hard way.
5132     if (Offset == 0)
5133       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5134     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5135                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5136   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5137     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5138     // compare the base pointer.
5139     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5140       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5141       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5142                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5143       if (IndicesTheSame)
5144         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5145           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5146             IndicesTheSame = false;
5147             break;
5148           }
5149
5150       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5151       if (IndicesTheSame)
5152         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5153                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5154
5155       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5156       // different, bail out.
5157       return 0;
5158     }
5159
5160     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5161     bool AllZeros = true;
5162     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5163       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5164           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5165         AllZeros = false;
5166         break;
5167       }
5168     if (AllZeros)
5169       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5170                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5171
5172     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5173     AllZeros = true;
5174     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5175       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5176           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5177         AllZeros = false;
5178         break;
5179       }
5180     if (AllZeros)
5181       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5182
5183     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5184       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5185       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5186       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5187       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5188         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5189           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5190                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5191             // Irreconcilable differences.
5192             NumDifferences = 2;
5193             break;
5194           } else {
5195             if (NumDifferences++) break;
5196             DiffOperand = i;
5197           }
5198         }
5199
5200       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5201         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5202                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5203                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
5204
5205       else if (NumDifferences == 1) {
5206         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5207         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5208         // Make sure we do a signed comparison here.
5209         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5210       }
5211     }
5212
5213     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5214     // the result to fold to a constant!
5215     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5216         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5217       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5218       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5219       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5220       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5221     }
5222   }
5223   return 0;
5224 }
5225
5226 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5227   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5228   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5229
5230   // Fold trivial predicates.
5231   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5232     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5233   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5234     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5235   
5236   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5237   if (Op0 == Op1) {
5238     switch (I.getPredicate()) {
5239     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5240     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5241     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5242     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5243       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5244     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5245     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5246     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5247       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5248       
5249     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5250     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5251     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5252     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5253       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5254       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5255       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5256       return &I;
5257       
5258     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5259     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5260     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5261     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5262       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5263       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5264       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5265       return &I;
5266     }
5267   }
5268     
5269   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5270     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5271
5272   // Handle fcmp with constant RHS
5273   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5274     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5275       switch (LHSI->getOpcode()) {
5276       case Instruction::PHI:
5277         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5278           return NV;
5279         break;
5280       case Instruction::Select:
5281         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5282         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5283         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5284         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5285         if (LHSI->hasOneUse()) {
5286           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5287             // Fold the known value into the constant operand.
5288             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5289             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5290             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5291                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5292                                                       I.getName()), I);
5293           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5294             // Fold the known value into the constant operand.
5295             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5296             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5297             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5298                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5299                                                       I.getName()), I);
5300           }
5301         }
5302
5303         if (Op1)
5304           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5305         break;
5306       }
5307   }
5308
5309   return Changed ? &I : 0;
5310 }
5311
5312 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5313   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5314   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5315   const Type *Ty = Op0->getType();
5316
5317   // icmp X, X
5318   if (Op0 == Op1)
5319     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5320                                                    isTrueWhenEqual(I)));
5321
5322   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5323     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5324   
5325   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5326   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5327   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5328        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5329       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5330        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5331     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5332                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
5333
5334   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5335   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5336     switch (I.getPredicate()) {
5337     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5338     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
5339       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5340       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5341       return BinaryOperator::createNot(Xor);
5342     }
5343     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
5344       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
5345
5346     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5347     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5348       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
5349       // FALL THROUGH
5350     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5351     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
5352       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5353       InsertNewInstBefore(Not, I);
5354       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
5355     }
5356     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5357     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5358       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
5359       // FALL THROUGH
5360     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5361     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
5362       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5363       InsertNewInstBefore(Not, I);
5364       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
5365     }
5366     }
5367   }
5368
5369   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5370   // can be folded into the comparison.
5371   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5372       Value *A, *B;
5373     
5374     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5375     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5376         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5377       // (icmp cond A B) if cond is equality
5378       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5379     }
5380     
5381     switch (I.getPredicate()) {
5382     default: break;
5383     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
5384       if (CI->isMinValue(false))
5385         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5386       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
5387         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
5388       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
5389         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5390       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5391       if (CI->isMinValue(true))
5392         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5393                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5394           
5395       break;
5396
5397     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5398       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
5399         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5400       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
5401         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5402       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
5403         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5404       break;
5405
5406     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5407       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
5408         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5409       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
5410         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5411       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
5412         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5413         
5414       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5415       if (CI->isMaxValue(true))
5416         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5417                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5418       break;
5419
5420     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5421       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
5422         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5423       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
5424         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5425       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
5426         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5427       break;
5428
5429     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5430       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5431         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5432       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
5433         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5434       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
5435         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5436       break;
5437
5438     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5439       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5440         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5441       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
5442         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5443       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
5444         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5445       break;
5446
5447     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5448       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5449         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5450       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
5451         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5452       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5453         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5454       break;
5455
5456     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5457       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5458         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5459       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5460         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5461       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5462         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5463       break;
5464     }
5465
5466     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5467     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5468     // already been handled above, this requires little checking.
5469     //
5470     switch (I.getPredicate()) {
5471     default: break;
5472     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
5473       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5474     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5475       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5476     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5477       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5478     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5479       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5480     }
5481     
5482     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5483     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
5484     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5485     
5486     bool UnusedBit;
5487     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5488     
5489     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5490     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5491     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5492                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5493                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5494                              KnownZero, KnownOne, 0))
5495       return &I;
5496         
5497     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5498     // in.
5499     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
5500       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5501       // EQ and NE we use unsigned values.
5502       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5503       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
5504       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5505         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5506                                                Max);
5507       } else {
5508         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5509                                                  Max);
5510       }
5511       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5512       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5513       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5514         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5515           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5516         break;
5517       case ICmpInst::ICMP_NE:
5518         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5519           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5520         break;
5521       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5522         if (Max.ult(RHSVal))
5523           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5524         if (Min.uge(RHSVal))
5525           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5526         break;
5527       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5528         if (Min.ugt(RHSVal))
5529           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5530         if (Max.ule(RHSVal))
5531           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5532         break;
5533       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5534         if (Max.slt(RHSVal))
5535           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5536         if (Min.sgt(RHSVal))
5537           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5538         break;
5539       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5540         if (Min.sgt(RHSVal))
5541           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5542         if (Max.sle(RHSVal))
5543           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5544         break;
5545       }
5546     }
5547           
5548     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5549     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5550     // instruction can be folded into the icmp 
5551     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5552       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5553         return Res;
5554   }
5555
5556   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5557   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5558     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5559       switch (LHSI->getOpcode()) {
5560       case Instruction::GetElementPtr:
5561         if (RHSC->isNullValue()) {
5562           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5563           bool isAllZeros = true;
5564           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5565             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5566                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5567               isAllZeros = false;
5568               break;
5569             }
5570           if (isAllZeros)
5571             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5572                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5573         }
5574         break;
5575
5576       case Instruction::PHI:
5577         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5578           return NV;
5579         break;
5580       case Instruction::Select: {
5581         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5582         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5583         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5584         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5585         if (LHSI->hasOneUse()) {
5586           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5587             // Fold the known value into the constant operand.
5588             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5589             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5590             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5591                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5592                                                    I.getName()), I);
5593           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5594             // Fold the known value into the constant operand.
5595             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5596             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5597             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5598                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5599                                                    I.getName()), I);
5600           }
5601         }
5602
5603         if (Op1)
5604           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5605         break;
5606       }
5607       case Instruction::Malloc:
5608         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5609         // can assume it is successful and remove the malloc.
5610         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5611           AddToWorkList(LHSI);
5612           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5613                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5614         }
5615         break;
5616       }
5617   }
5618
5619   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5620   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5621     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5622       return NI;
5623   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5624     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5625                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5626       return NI;
5627
5628   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5629   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5630   // now.
5631   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5632     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5633         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5634       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5635       // operand, where it can often be eliminated completely.
5636       Op0 = CI->getOperand(0);
5637
5638       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5639       // so eliminate it as well.
5640       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5641         Op1 = CI2->getOperand(0);
5642
5643       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5644       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5645         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5646           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5647         } else {
5648           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5649           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5650         }
5651       }
5652       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5653     }
5654   }
5655   
5656   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5657     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5658     // This comes up when you have code like
5659     //   int X = A < B;
5660     //   if (X) ...
5661     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5662     // with a constant or another cast from the same type.
5663     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5664       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5665         return R;
5666   }
5667   
5668   // ~x < ~y --> y < x
5669   { Value *A, *B;
5670     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
5671         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
5672       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
5673   }
5674   
5675   if (I.isEquality()) {
5676     Value *A, *B, *C, *D;
5677     
5678     // -x == -y --> x == y
5679     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
5680         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
5681       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5682     
5683     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5684       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5685         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5686         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5687                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5688       }
5689
5690       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5691         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5692         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5693           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5694             if (Op1->hasOneUse()) {
5695               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5696               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5697               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5698                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5699             }
5700         
5701         // A^B == A^D -> B == D
5702         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5703         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5704         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5705         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5706       }
5707     }
5708     
5709     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5710         (A == Op0 || B == Op0)) {
5711       // A == (A^B)  ->  B == 0
5712       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5713       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5714                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5715     }
5716     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5717       // (A-B) == A  ->  B == 0
5718       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5719                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5720     }
5721     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5722       // A == (A-B)  ->  B == 0
5723       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5724                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5725     }
5726     
5727     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5728     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5729         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5730         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5731       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5732       
5733       if (A == C) {
5734         X = B; Y = D; Z = A;
5735       } else if (A == D) {
5736         X = B; Y = C; Z = A;
5737       } else if (B == C) {
5738         X = A; Y = D; Z = B;
5739       } else if (B == D) {
5740         X = A; Y = C; Z = B;
5741       }
5742       
5743       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5744         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5745         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5746         I.setOperand(0, Op1);
5747         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5748         return &I;
5749       }
5750     }
5751   }
5752   return Changed ? &I : 0;
5753 }
5754
5755
5756 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5757 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5758 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5759                                           ConstantInt *DivRHS) {
5760   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5761   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5762   
5763   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5764   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5765   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5766   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5767   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5768   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5769   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5770   // if it finds it. 
5771   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5772   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5773     return 0;
5774   if (DivRHS->isZero())
5775     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5776
5777   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5778   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5779   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5780   // instead of computing a divide. 
5781   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5782
5783   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5784   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5785   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5786   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5787                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5788
5789   // Get the ICmp opcode
5790   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5791
5792   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5793   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5794   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5795   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5796   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5797   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5798   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5799   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5800   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5801   
5802   
5803   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5804     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5805     LoBound = Prod;
5806     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5807     if (!HiOverflow)
5808       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5809   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5810     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5811       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5812       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5813       HiBound = DivRHS;
5814     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5815       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5816       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5817       if (!HiOverflow)
5818         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5819     } else {                       // (X / pos) op neg
5820       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5821       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5822       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5823                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5824       HiBound = AddOne(Prod);
5825       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5826     }
5827   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5828     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5829       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5830       LoBound = AddOne(DivRHS);
5831       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5832       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5833         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5834         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5835       }
5836     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5837       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5838       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5839       if (!LoOverflow)
5840         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5841       HiBound = AddOne(Prod);
5842     } else {                       // (X / neg) op neg
5843       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5844       LoBound = Prod;
5845       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5846       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5847     }
5848     
5849     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5850     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5851   }
5852
5853   Value *X = DivI->getOperand(0);
5854   switch (Pred) {
5855   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5856   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5857     if (LoOverflow && HiOverflow)
5858       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5859     else if (HiOverflow)
5860       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5861                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5862     else if (LoOverflow)
5863       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5864                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5865     else
5866       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5867   case ICmpInst::ICMP_NE:
5868     if (LoOverflow && HiOverflow)
5869       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5870     else if (HiOverflow)
5871       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5872                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5873     else if (LoOverflow)
5874       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5875                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5876     else
5877       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5878   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5879   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5880     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5881       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5882     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5883       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5884     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5885   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5886   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5887     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5888       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5889     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5890       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5891     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5892       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5893     else
5894       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5895   }
5896 }
5897
5898
5899 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5900 ///
5901 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5902                                                           Instruction *LHSI,
5903                                                           ConstantInt *RHS) {
5904   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5905   
5906   switch (LHSI->getOpcode()) {
5907   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5908     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5909       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5910       // fold the xor.
5911       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5912           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5913         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5914         
5915         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5916         // the operation, just stop using the Xor.
5917         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5918           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5919           AddToWorkList(LHSI);
5920           return &ICI;
5921         }
5922         
5923         // Was the old condition true if the operand is positive?
5924         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5925         
5926         // If so, the new one isn't.
5927         isTrueIfPositive ^= true;
5928         
5929         if (isTrueIfPositive)
5930           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5931         else
5932           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5933       }
5934     }
5935     break;
5936   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5937     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5938         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5939       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5940       
5941       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5942       // and/compare to be the input width without changing the value
5943       // produced, eliminating a cast.
5944       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5945         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5946         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5947         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5948         // bit would not work.
5949         if (Cast->hasOneUse() &&
5950             (ICI.isEquality() ||
5951              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5952           uint32_t BitWidth = 
5953             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5954           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5955           NewCST.zext(BitWidth);
5956           APInt NewCI = RHSV;
5957           NewCI.zext(BitWidth);
5958           Instruction *NewAnd = 
5959             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5960                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5961           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5962           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5963                               ConstantInt::get(NewCI));
5964         }
5965       }
5966       
5967       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5968       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5969       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5970       // access.
5971       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5972       if (Shift && !Shift->isShift())
5973         Shift = 0;
5974       
5975       ConstantInt *ShAmt;
5976       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5977       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5978       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5979       
5980       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5981       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5982       // rights, as they sign-extend.
5983       if (ShAmt) {
5984         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5985         if (!CanFold) {
5986           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5987           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5988           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5989           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5990           
5991           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5992           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5993                AndCST->getValue()) == 0)
5994             CanFold = true;
5995         }
5996         
5997         if (CanFold) {
5998           Constant *NewCst;
5999           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6000             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6001           else
6002             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6003           
6004           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6005           // compared.
6006           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6007             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6008             // As a special case, check to see if this means that the
6009             // result is always true or false now.
6010             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6011               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6012             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6013               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6014           } else {
6015             ICI.setOperand(1, NewCst);
6016             Constant *NewAndCST;
6017             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6018               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6019             else
6020               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6021             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6022             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6023             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6024             AddUsesToWorkList(ICI);
6025             return &ICI;
6026           }
6027         }
6028       }
6029       
6030       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6031       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6032       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6033       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6034           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6035           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6036         // Compute C << Y.
6037         Value *NS;
6038         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6039           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
6040                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6041         } else {
6042           // Insert a logical shift.
6043           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
6044                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6045         }
6046         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6047         
6048         // Compute X & (C << Y).
6049         Instruction *NewAnd = 
6050           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6051         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6052         
6053         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6054         return &ICI;
6055       }
6056     }
6057     break;
6058     
6059   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6060     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6061     if (!ShAmt) break;
6062     
6063     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6064     
6065     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6066     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6067     // simplified.
6068     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6069       break;
6070     
6071     if (ICI.isEquality()) {
6072       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6073       // comparison cannot succeed.
6074       Constant *Comp =
6075         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6076       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6077         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6078         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6079         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6080       }
6081       
6082       if (LHSI->hasOneUse()) {
6083         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6084         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6085         Constant *Mask =
6086           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6087         
6088         Instruction *AndI =
6089           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
6090                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6091         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6092         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6093                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6094       }
6095     }
6096     
6097     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6098     bool TrueIfSigned = false;
6099     if (LHSI->hasOneUse() &&
6100         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6101       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6102       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6103                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6104       Instruction *AndI =
6105         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
6106                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6107       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6108       
6109       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6110                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6111     }
6112     break;
6113   }
6114     
6115   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6116   case Instruction::AShr: {
6117     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6118     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6119     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6120
6121     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6122     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6123     // simplified.
6124     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6125     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6126       break;
6127     
6128     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6129       
6130     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6131     // comparison cannot succeed.
6132     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6133     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6134       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6135     else
6136       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6137     
6138     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6139       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6140       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6141       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6142     }
6143     
6144     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6145     // If so, we can compare against the unshifted value:
6146     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6147     if (LHSI->hasOneUse() &&
6148         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6149                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6150       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6151                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6152     }
6153       
6154     if (LHSI->hasOneUse()) {
6155       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6156       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6157       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6158       
6159       Instruction *AndI =
6160         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
6161                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6162       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6163       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6164                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6165     }
6166     break;
6167   }
6168     
6169   case Instruction::SDiv:
6170   case Instruction::UDiv:
6171     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6172     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6173     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6174     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6175     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6176     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6177     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6178       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6179                                           DivRHS))
6180         return R;
6181     break;
6182
6183   case Instruction::Add:
6184     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6185
6186     if (!ICI.isEquality()) {
6187       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6188       if (!LHSC) break;
6189       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6190
6191       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6192                             .subtract(LHSV);
6193
6194       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6195         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6196           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6197                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6198         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6199           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6200                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6201         }
6202       } else {
6203         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6204           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6205                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6206         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6207           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6208                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6209         }
6210       }
6211     }
6212     break;
6213   }
6214   
6215   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6216   if (ICI.isEquality()) {
6217     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6218     
6219     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6220     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6221     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6222       switch (BO->getOpcode()) {
6223       case Instruction::SRem:
6224         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6225         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6226           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6227           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6228             Instruction *NewRem =
6229               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6230                                          BO->getName());
6231             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6232             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6233                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6234           }
6235         }
6236         break;
6237       case Instruction::Add:
6238         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6239         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6240           if (BO->hasOneUse())
6241             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6242                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6243         } else if (RHSV == 0) {
6244           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6245           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6246           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6247           
6248           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6249             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6250           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6251             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6252           else if (BO->hasOneUse()) {
6253             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
6254             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6255             Neg->takeName(BO);
6256             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6257           }
6258         }
6259         break;
6260       case Instruction::Xor:
6261         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6262         // the explicit xor.
6263         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6264           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6265                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6266         
6267         // FALLTHROUGH
6268       case Instruction::Sub:
6269         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6270         if (RHSV == 0)
6271           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6272                               BO->getOperand(1));
6273         break;
6274         
6275       case Instruction::Or:
6276         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6277         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6278         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6279           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6280           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6281             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6282                                                              isICMP_NE));
6283         }
6284         break;
6285         
6286       case Instruction::And:
6287         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6288           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6289           // comparison can never succeed!
6290           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6291             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6292                                                              isICMP_NE));
6293           
6294           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6295           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6296             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6297                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6298                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6299           
6300           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6301           if (isSignBit(BOC)) {
6302             Value *X = BO->getOperand(0);
6303             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6304             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6305               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6306             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6307           }
6308           
6309           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6310           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6311             Value *X = BO->getOperand(0);
6312             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6313             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6314               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6315             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6316           }
6317         }
6318       default: break;
6319       }
6320     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6321       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6322       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6323         AddToWorkList(II);
6324         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6325         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6326         return &ICI;
6327       }
6328     }
6329   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6330             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6331             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6332     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6333       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6334       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6335       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6336       if (SrcTy->isInteger() && 
6337           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6338         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6339         // smaller constant values.
6340         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6341           // X u< 128 => X s> -1
6342           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6343                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6344         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6345                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6346           // X u> 127 => X s< 0
6347           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6348                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6349         }
6350       }
6351     }
6352   }
6353   return 0;
6354 }
6355
6356 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6357 /// We only handle extending casts so far.
6358 ///
6359 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6360   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6361   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6362   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6363   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6364   Value *RHSCIOp;
6365
6366   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6367   // integer type is the same size as the pointer type.
6368   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6369       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6370          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6371     Value *RHSOp = 0;
6372     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6373       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6374     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6375       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6376       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6377       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6378         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6379     }
6380
6381     if (RHSOp)
6382       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6383   }
6384   
6385   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6386   // Enforce this.
6387   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6388       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6389     return 0;
6390
6391   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6392   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6393
6394   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6395     // Not an extension from the same type?
6396     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6397     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6398       return 0;
6399     
6400     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6401     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6402     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6403       return 0;
6404
6405     // Deal with equality cases early.
6406     if (ICI.isEquality())
6407       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6408
6409     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6410     // signed comparison.
6411     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6412       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6413
6414     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6415     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6416   }
6417
6418   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6419   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6420   if (!CI)
6421     return 0;
6422
6423   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6424   // reextended to DestTy.
6425   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6426   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6427
6428   // If the re-extended constant didn't change...
6429   if (Res2 == CI) {
6430     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6431     // For example, we might have:
6432     //    %A = sext short %X to uint
6433     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6434     // It is incorrect to transform this into 
6435     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6436     // because %A may have negative value. 
6437     //
6438     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
6439     // OR operation is EQ/NE.
6440     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
6441       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6442     else
6443       return 0;
6444   }
6445
6446   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6447   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6448
6449   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6450   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6451   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6452     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6453   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6454     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6455
6456   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6457   // should have been folded away previously and not enter in here.
6458   Value *Result;
6459   if (isSignedCmp) {
6460     // We're performing a signed comparison.
6461     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6462       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6463     else
6464       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6465   } else {
6466     // We're performing an unsigned comparison.
6467     if (isSignedExt) {
6468       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6469       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6470       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6471       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6472                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6473     } else {
6474       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6475       Result = ConstantInt::getTrue();
6476     }
6477   }
6478
6479   // Finally, return the value computed.
6480   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6481       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6482     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6483   } else {
6484     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6485             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6486            "ICmp should be folded!");
6487     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6488       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6489     else
6490       return BinaryOperator::createNot(Result);
6491   }
6492 }
6493
6494 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6495   return commonShiftTransforms(I);
6496 }
6497
6498 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6499   return commonShiftTransforms(I);
6500 }
6501
6502 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6503   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6504     return R;
6505   
6506   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6507   
6508   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6509   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6510     if (CSI->isAllOnesValue())
6511       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6512   
6513   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6514   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
6515                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6516     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
6517   
6518   return 0;
6519 }
6520
6521 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6522   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6523   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6524
6525   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6526   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6527   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6528       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6529     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6530   
6531   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6532     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6533       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6534     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6535       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6536   }
6537   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6538     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6539       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6540     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6541       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6542   }
6543
6544   // Try to fold constant and into select arguments.
6545   if (isa<Constant>(Op0))
6546     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6547       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6548         return R;
6549
6550   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6551     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6552       return Res;
6553   return 0;
6554 }
6555
6556 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6557                                                BinaryOperator &I) {
6558   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6559
6560   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6561   // purpose is to compute bits we don't care about.
6562   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6563   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6564   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6565                            KnownZero, KnownOne))
6566     return &I;
6567   
6568   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6569   // of a signed value.
6570   //
6571   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6572     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6573       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6574     else {
6575       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6576       return &I;
6577     }
6578   }
6579   
6580   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6581   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6582     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6583       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6584         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
6585                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6586   
6587   // Try to fold constant and into select arguments.
6588   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6589     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6590       return R;
6591   if (isa<PHINode>(Op0))
6592     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6593       return NV;
6594   
6595   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6596   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6597     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6598     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6599     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6600     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6601     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6602     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6603     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6604         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6605       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6606       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6607       Instruction *NSh = BinaryOperator::create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6608                                                 I.getName());
6609       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6610
6611       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6612       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6613       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6614       // other xforms later if dead.
6615       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6616       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6617       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6618       
6619       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6620       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6621       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6622       // mask as appropriate.
6623       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6624         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6625       else {
6626         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6627         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6628       }
6629
6630       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6631                                                    TI->getName());
6632       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6633
6634       // Return the value truncated to the interesting size.
6635       return new TruncInst(And, I.getType());
6636     }
6637   }
6638   
6639   if (Op0->hasOneUse()) {
6640     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6641       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6642       Value *V1, *V2;
6643       ConstantInt *CC;
6644       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6645         default: break;
6646         case Instruction::Add:
6647         case Instruction::And:
6648         case Instruction::Or:
6649         case Instruction::Xor: {
6650           // These operators commute.
6651           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6652           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6653               match(Op0BO->getOperand(1),
6654                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6655             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6656                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6657                                             Op0BO->getName());
6658             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6659             Instruction *X = 
6660               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6661                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6662             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6663             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6664             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6665                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6666           }
6667           
6668           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6669           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6670           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6671               match(Op0BOOp1, 
6672                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6673               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6674               V2 == Op1) {
6675             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6676                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6677                                                      Op0BO->getName());
6678             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6679             Instruction *XM =
6680               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6681                                         V1->getName()+".mask");
6682             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6683             
6684             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6685           }
6686         }
6687           
6688         // FALL THROUGH.
6689         case Instruction::Sub: {
6690           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6691           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6692               match(Op0BO->getOperand(0),
6693                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6694             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6695                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6696                                                      Op0BO->getName());
6697             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6698             Instruction *X =
6699               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6700                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6701             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6702             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6703             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6704                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6705           }
6706           
6707           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6708           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6709               match(Op0BO->getOperand(0),
6710                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6711                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6712               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6713                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6714             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6715                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6716                                                      Op0BO->getName());
6717             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6718             Instruction *XM =
6719               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6720                                         V1->getName()+".mask");
6721             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6722             
6723             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6724           }
6725           
6726           break;
6727         }
6728       }
6729       
6730       
6731       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6732       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6733       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6734         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6735         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6736         
6737         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6738           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6739           case Instruction::Add:
6740             isValid = isLeftShift;
6741             break;
6742           case Instruction::Or:
6743           case Instruction::Xor:
6744             highBitSet = false;
6745             break;
6746           case Instruction::And:
6747             highBitSet = true;
6748             break;
6749         }
6750         
6751         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6752         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6753         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6754         // the constant which would cause it to be modified for this
6755         // operation.
6756         //
6757         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6758           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6759         
6760         if (isValid) {
6761           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6762           
6763           Instruction *NewShift =
6764             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6765           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6766           NewShift->takeName(Op0BO);
6767           
6768           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6769                                         NewRHS);
6770         }
6771       }
6772     }
6773   }
6774   
6775   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6776   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6777   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6778     ShiftOp = 0;
6779   
6780   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6781     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6782     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6783     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6784     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6785     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6786     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6787     
6788     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6789     if (AmtSum > TypeBits)
6790       AmtSum = TypeBits;
6791     
6792     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6793     
6794     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6795     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6796       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6797                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6798     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6799                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6800       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6801       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6802     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6803                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6804       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6805       Instruction *Shift =
6806         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6807       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6808
6809       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6810       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6811     }
6812     
6813     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6814     // right.  See if the amounts are equal.
6815     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6816       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6817       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6818         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6819         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6820       }
6821       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6822       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6823         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6824         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6825       }
6826       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6827       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6828       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6829       // generators.
6830       const Type *SExtType = 0;
6831       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6832       case 1  :
6833       case 8  :
6834       case 16 :
6835       case 32 :
6836       case 64 :
6837       case 128:
6838         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6839         break;
6840       default: break;
6841       }
6842       if (SExtType) {
6843         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6844         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6845         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6846       }
6847       // Otherwise, we can't handle it yet.
6848     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6849       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6850       
6851       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6852       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6853         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6854                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6855         Instruction *Shift =
6856           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6857         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6858         
6859         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6860         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6861       }
6862       
6863       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6864       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6865         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6866         Instruction *Shift =
6867           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6868         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6869         
6870         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6871         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6872       }
6873       
6874       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6875     } else {
6876       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6877       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6878
6879       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6880       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6881         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6882                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6883         Instruction *Shift =
6884           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6885                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6886         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6887         
6888         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6889         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6890       }
6891       
6892       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6893       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6894         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6895         Instruction *Shift =
6896           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6897         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6898         
6899         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6900         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6901       }
6902       
6903       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6904     }
6905   }
6906   return 0;
6907 }
6908
6909
6910 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6911 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6912 /// X*Scale+Offset.
6913 ///
6914 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6915                                         int &Offset) {
6916   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6917   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6918     Offset = CI->getZExtValue();
6919     Scale  = 0;
6920     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6921   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6922     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6923       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6924         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6925         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6926         Offset = 0;
6927         return I->getOperand(0);
6928       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6929         // This value is scaled by 'RHS'.
6930         Scale = RHS->getZExtValue();
6931         Offset = 0;
6932         return I->getOperand(0);
6933       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6934         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6935         // where C1 is divisible by C2.
6936         unsigned SubScale;
6937         Value *SubVal = 
6938           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6939         Offset += RHS->getZExtValue();
6940         Scale = SubScale;
6941         return SubVal;
6942       }
6943     }
6944   }
6945
6946   // Otherwise, we can't look past this.
6947   Scale = 1;
6948   Offset = 0;
6949   return Val;
6950 }
6951
6952
6953 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6954 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6955 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6956                                                    AllocationInst &AI) {
6957   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6958   
6959   // Remove any uses of AI that are dead.
6960   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6961   
6962   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6963     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6964     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6965       while (UI != E && *UI == User)
6966         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6967       
6968       ++NumDeadInst;
6969       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6970       EraseInstFromFunction(*User);
6971     }
6972   }
6973   
6974   // Get the type really allocated and the type casted to.
6975   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6976   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6977   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6978
6979   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6980   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6981   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6982
6983   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6984   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6985   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6986   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6987
6988   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6989   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6990   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6991
6992   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6993   // size argument.
6994   unsigned ArraySizeScale;
6995   int ArrayOffset;
6996   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6997     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6998  
6999   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7000   // do the xform.
7001   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7002       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7003
7004   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7005   Value *Amt = 0;
7006   if (Scale == 1) {
7007     Amt = NumElements;
7008   } else {
7009     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7010     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7011     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7012       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7013     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7014     else if (Scale != 1) {
7015       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
7016       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7017     }
7018   }
7019   
7020   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7021     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7022     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
7023     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7024   }
7025   
7026   AllocationInst *New;
7027   if (isa<MallocInst>(AI))
7028     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7029   else
7030     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7031   InsertNewInstBefore(New, AI);
7032   New->takeName(&AI);
7033   
7034   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7035   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7036   // die soon.
7037   if (!AI.hasOneUse()) {
7038     AddUsesToWorkList(AI);
7039     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7040     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7041     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7042     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7043     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7044   }
7045   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7046 }
7047
7048 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7049 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7050 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7051 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7052 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7053 ///
7054 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7055 /// extension operation if Ty is larger.
7056 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7057                                               unsigned CastOpc,
7058                                               int &NumCastsRemoved) {
7059   // We can always evaluate constants in another type.
7060   if (isa<ConstantInt>(V))
7061     return true;
7062   
7063   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7064   if (!I) return false;
7065   
7066   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7067   
7068   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7069   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7070     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7071     // it, and this will remove a cast overall.
7072     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7073       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7074       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7075       // casts first.
7076       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
7077         ++NumCastsRemoved;
7078       return true;
7079     }
7080   }
7081
7082   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7083   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7084   if (!I->hasOneUse()) return false;
7085
7086   switch (I->getOpcode()) {
7087   case Instruction::Add:
7088   case Instruction::Sub:
7089   case Instruction::And:
7090   case Instruction::Or:
7091   case Instruction::Xor:
7092     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7093     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7094                                       NumCastsRemoved) &&
7095            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7096                                       NumCastsRemoved);
7097
7098   case Instruction::Mul:
7099     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
7100     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
7101            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7102                                       NumCastsRemoved) &&
7103            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7104                                       NumCastsRemoved);
7105
7106   case Instruction::Shl:
7107     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7108     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7109     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7110       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7111       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7112           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7113         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7114                                           NumCastsRemoved);
7115     }
7116     break;
7117   case Instruction::LShr:
7118     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7119     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7120     // already zeros.
7121     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7122       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7123       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7124       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7125           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7126             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7127           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7128         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7129                                           NumCastsRemoved);
7130       }
7131     }
7132     break;
7133   case Instruction::ZExt:
7134   case Instruction::SExt:
7135   case Instruction::Trunc:
7136     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7137     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7138     // of casts in the input.
7139     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7140       return true;
7141     
7142     break;
7143   default:
7144     // TODO: Can handle more cases here.
7145     break;
7146   }
7147   
7148   return false;
7149 }
7150
7151 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7152 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7153 /// evaluate the expression.
7154 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7155                                              bool isSigned) {
7156   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7157     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7158
7159   // Otherwise, it must be an instruction.
7160   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7161   Instruction *Res = 0;
7162   switch (I->getOpcode()) {
7163   case Instruction::Add:
7164   case Instruction::Sub:
7165   case Instruction::Mul:
7166   case Instruction::And:
7167   case Instruction::Or:
7168   case Instruction::Xor:
7169   case Instruction::AShr:
7170   case Instruction::LShr:
7171   case Instruction::Shl: {
7172     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7173     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7174     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7175                                  LHS, RHS, I->getName());
7176     break;
7177   }    
7178   case Instruction::Trunc:
7179   case Instruction::ZExt:
7180   case Instruction::SExt:
7181     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7182     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7183     // new.
7184     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7185       return I->getOperand(0);
7186     
7187     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
7188     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7189                            Ty, I->getName());
7190     break;
7191   default: 
7192     // TODO: Can handle more cases here.
7193     assert(0 && "Unreachable!");
7194     break;
7195   }
7196   
7197   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7198 }
7199
7200 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7201 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7202   Value *Src = CI.getOperand(0);
7203
7204   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7205   // eliminate it now.
7206   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7207     if (Instruction::CastOps opc = 
7208         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7209       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7210       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7211       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7212     }
7213   }
7214
7215   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7216   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7217     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7218       return NV;
7219
7220   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7221   if (isa<PHINode>(Src))
7222     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7223       return NV;
7224   
7225   return 0;
7226 }
7227
7228 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7229 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7230   Value *Src = CI.getOperand(0);
7231   
7232   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7233     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7234     // this into a cast of the original pointer!
7235     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7236       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7237       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7238       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7239       AddToWorkList(GEP);
7240       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7241       return &CI;
7242     }
7243     
7244     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7245     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7246     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7247     // non-type-safe code.
7248     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7249       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7250         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7251         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7252         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7253         
7254         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7255         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7256         const Type *GEPIdxTy =
7257           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7258         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7259           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7260           
7261           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7262           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7263           // is something like [0 x {int, int}]
7264           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7265           int64_t FirstIdx = 0;
7266           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7267             FirstIdx = Offset/TySize;
7268             Offset %= TySize;
7269           
7270             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7271             if (Offset < 0) {
7272               --FirstIdx;
7273               Offset += TySize;
7274               assert(Offset >= 0);
7275             }
7276             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7277           }
7278           
7279           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7280
7281           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7282           while (Offset) {
7283             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7284               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7285               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7286                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7287                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7288               
7289                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7290                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7291               } else {
7292                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7293                 Offset = 0;
7294                 OrigBase = 0;
7295               }
7296             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7297               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7298               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7299                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7300                 Offset %= EltSize;
7301               } else {
7302                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7303               }
7304               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7305             } else {
7306               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7307               Offset = 0;
7308               OrigBase = 0;
7309             }
7310           }
7311           if (OrigBase) {
7312             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7313             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7314             // two.
7315             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7316                                                           NewIndices.begin(),
7317                                                           NewIndices.end(), "");
7318             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7319             NGEP->takeName(GEP);
7320             
7321             if (isa<BitCastInst>(CI))
7322               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7323             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7324             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7325           }
7326         }
7327       }      
7328     }
7329   }
7330     
7331   return commonCastTransforms(CI);
7332 }
7333
7334
7335
7336 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7337 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7338 /// cases.
7339 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7340 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7341   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7342     return Result;
7343
7344   Value *Src = CI.getOperand(0);
7345   const Type *SrcTy = Src->getType();
7346   const Type *DestTy = CI.getType();
7347   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7348   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7349
7350   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7351   // purpose is to compute bits we don't care about.
7352   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7353   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7354                            KnownZero, KnownOne))
7355     return &CI;
7356
7357   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7358   // can't do anything more. 
7359   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7360   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7361     return 0;
7362
7363   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7364   int NumCastsRemoved = 0;
7365   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7366       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7367                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7368     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7369     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7370     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7371     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7372     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7373     // require that two casts have been eliminated.
7374     bool DoXForm;
7375     switch (CI.getOpcode()) {
7376     default:
7377       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7378       // get here because of the check above.
7379       assert(0 && "Unknown cast type");
7380     case Instruction::Trunc:
7381       DoXForm = true;
7382       break;
7383     case Instruction::ZExt:
7384       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7385       break;
7386     case Instruction::SExt:
7387       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7388       break;
7389     }
7390     
7391     if (DoXForm) {
7392       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7393                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7394       assert(Res->getType() == DestTy);
7395       switch (CI.getOpcode()) {
7396       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7397       case Instruction::Trunc:
7398       case Instruction::BitCast:
7399         // Just replace this cast with the result.
7400         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7401       case Instruction::ZExt: {
7402         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7403         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7404         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7405                                                             SrcBitSize));
7406         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
7407       }
7408       case Instruction::SExt:
7409         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7410         return CastInst::create(Instruction::SExt,
7411             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7412                              CI), DestTy);
7413       }
7414     }
7415   }
7416   
7417   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7418   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7419
7420   switch (SrcI->getOpcode()) {
7421   case Instruction::Add:
7422   case Instruction::Mul:
7423   case Instruction::And:
7424   case Instruction::Or:
7425   case Instruction::Xor:
7426     // If we are discarding information, rewrite.
7427     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7428       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7429       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7430       // only be converting signedness, which is a noop.
7431       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7432           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7433           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7434         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7435         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7436         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7437         return BinaryOperator::create(
7438             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7439       }
7440     }
7441
7442     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7443     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7444         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7445         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7446         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7447       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7448       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7449     }
7450     break;
7451   case Instruction::SDiv:
7452   case Instruction::UDiv:
7453   case Instruction::SRem:
7454   case Instruction::URem:
7455     // If we are just changing the sign, rewrite.
7456     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7457       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7458       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7459       // only be converting signedness, which is a noop.
7460       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7461           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7462         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7463                                               Op0, DestTy, SrcI);
7464         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7465                                               Op1, DestTy, SrcI);
7466         return BinaryOperator::create(
7467           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7468       }
7469     }
7470     break;
7471
7472   case Instruction::Shl:
7473     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7474     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7475     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7476     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7477     // in the value.
7478     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7479         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7480       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7481           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7482       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7483       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7484       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
7485     }
7486     break;
7487   case Instruction::AShr:
7488     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7489     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7490     // simplifications.
7491     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7492         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7493       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7494       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7495         // Insert the new logical shift right.
7496         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
7497       }
7498     }
7499     break;
7500   }
7501   return 0;
7502 }
7503
7504 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7505   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7506     return Result;
7507   
7508   Value *Src = CI.getOperand(0);
7509   const Type *Ty = CI.getType();
7510   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7511   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7512   
7513   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7514     switch (SrcI->getOpcode()) {
7515     default: break;
7516     case Instruction::LShr:
7517       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7518       // are already zeros.
7519       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7520         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7521         
7522         // Get a mask for the bits shifting in.
7523         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7524         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7525         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7526           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7527             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7528
7529           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7530           // shift.
7531           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7532           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7533                                        Ty, CI);
7534           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
7535         }
7536       } else {     // This is a variable shr.
7537         
7538         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7539         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7540         // loop-invariant and CSE'd.
7541         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7542           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7543
7544           Value *V = InsertNewInstBefore(
7545               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
7546                                      "tmp"), CI);
7547           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
7548                                                             SrcI->getOperand(0),
7549                                                             "tmp"), CI);
7550           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7551           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7552         }
7553       }
7554       break;
7555     }
7556   }
7557   
7558   return 0;
7559 }
7560
7561 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7562 /// in order to eliminate the icmp.
7563 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7564                                              bool DoXform) {
7565   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7566   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7567   // cast to integer to avoid the comparison.
7568   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7569     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7570       
7571     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7572     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7573     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7574         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7575       if (!DoXform) return ICI;
7576
7577       Value *In = ICI->getOperand(0);
7578       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7579                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7580       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
7581                                                         In->getName()+".lobit"),
7582                                CI);
7583       if (In->getType() != CI.getType())
7584         In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7585                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7586
7587       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7588         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7589         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
7590                                                          In->getName()+".not"),
7591                                  CI);
7592       }
7593
7594       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7595     }
7596       
7597       
7598       
7599     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7600     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7601     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7602     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7603     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7604     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7605     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7606     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7607     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7608         // This only works for EQ and NE
7609         ICI->isEquality()) {
7610       // If Op1C some other power of two, convert:
7611       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7612       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7613       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7614       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7615         
7616       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7617       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7618         if (!DoXform) return ICI;
7619
7620         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7621         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7622           // (X&4) == 2 --> false
7623           // (X&4) != 2 --> true
7624           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7625           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7626           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7627         }
7628           
7629         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7630         Value *In = ICI->getOperand(0);
7631         if (ShiftAmt) {
7632           // Perform a logical shr by shiftamt.
7633           // Insert the shift to put the result in the low bit.
7634           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In,
7635                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7636                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
7637         }
7638           
7639         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7640           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7641           In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7642           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7643         }
7644           
7645         if (CI.getType() == In->getType())
7646           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7647         else
7648           return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7649       }
7650     }
7651   }
7652
7653   return 0;
7654 }
7655
7656 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7657   // If one of the common conversion will work ..
7658   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7659     return Result;
7660
7661   Value *Src = CI.getOperand(0);
7662
7663   // If this is a cast of a cast
7664   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7665     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7666     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7667     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7668     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7669       // Get the sizes of the types involved
7670       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7671       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7672       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7673       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7674       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7675       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7676         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7677         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7678         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7679         Instruction *And = 
7680           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7681         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7682         if (And->getType() != CI.getType()) {
7683           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7684           InsertNewInstBefore(And, CI);
7685           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7686         }
7687         return And;
7688       }
7689     }
7690   }
7691
7692   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
7693     return transformZExtICmp(ICI, CI);
7694
7695   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
7696   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
7697     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
7698     // of the (zext icmp) will be transformed.
7699     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
7700     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
7701     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
7702         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
7703          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
7704       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
7705       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
7706       return BinaryOperator::create(Instruction::Or, LCast, RCast);
7707     }
7708   }
7709
7710   return 0;
7711 }
7712
7713 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7714   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7715     return I;
7716   
7717   Value *Src = CI.getOperand(0);
7718   
7719   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7720   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7721   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7722     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7723     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7724     // cast to integer to avoid the comparison.
7725     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7726       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7727       
7728       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7729       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7730       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7731           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7732         Value *In = ICI->getOperand(0);
7733         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7734                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7735         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7736                                                         In->getName()+".lobit"),
7737                                  CI);
7738         if (In->getType() != CI.getType())
7739           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7740                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7741         
7742         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7743           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7744                                      In->getName()+".not"), CI);
7745         
7746         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7747       }
7748     }
7749   }
7750       
7751   return 0;
7752 }
7753
7754 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7755 /// in the specified FP type without changing its value.
7756 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
7757   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7758   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
7759     return ConstantFP::get(F);
7760   return 0;
7761 }
7762
7763 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7764 /// through it until we get the source value.
7765 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7766   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7767     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7768       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7769   
7770   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7771   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7772   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7773   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7774     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
7775       return V;  // No constant folding of this.
7776     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7777     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
7778       return V;
7779     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
7780       return V;  // Won't shrink.
7781     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
7782       return V;
7783     // Don't try to shrink to various long double types.
7784   }
7785   
7786   return V;
7787 }
7788
7789 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7790   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7791     return I;
7792   
7793   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7794   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7795   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
7796   // many builtins (sqrt, etc).
7797   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7798   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7799     switch (OpI->getOpcode()) {
7800     default: break;
7801     case Instruction::Add:
7802     case Instruction::Sub:
7803     case Instruction::Mul:
7804     case Instruction::FDiv:
7805     case Instruction::FRem:
7806       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7807       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7808       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7809       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
7810           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7811         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7812         // If the source types were both smaller than the destination type of
7813         // the cast, do this xform.
7814         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
7815             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
7816           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
7817                                       CI.getType(), CI);
7818           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
7819                                       CI.getType(), CI);
7820           return BinaryOperator::create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7821         }
7822       }
7823       break;  
7824     }
7825   }
7826   return 0;
7827 }
7828
7829 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7830   return commonCastTransforms(CI);
7831 }
7832
7833 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7834   return commonCastTransforms(CI);
7835 }
7836
7837 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7838   return commonCastTransforms(CI);
7839 }
7840
7841 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7842   return commonCastTransforms(CI);
7843 }
7844
7845 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7846   return commonCastTransforms(CI);
7847 }
7848
7849 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7850   return commonPointerCastTransforms(CI);
7851 }
7852
7853 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7854   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7855     return I;
7856   
7857   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7858   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7859
7860   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7861   ConstantInt *Cst;
7862   Value *X;
7863   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7864                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7865     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7866     // is a single-index GEP.
7867     if (X->getType() == CI.getType()) {
7868       // Get the size of the pointee type.
7869       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7870
7871       // Convert the constant to intptr type.
7872       APInt Offset = Cst->getValue();
7873       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7874
7875       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7876       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7877         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7878         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
7879       }
7880     }
7881     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7882     // struct etc.
7883   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7884              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7885     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7886     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7887     
7888     // Get the size of the pointee type.
7889     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7890     
7891     // Convert the constant to intptr type.
7892     APInt Offset = Cst->getValue();
7893     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7894     
7895     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7896     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7897       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7898       
7899       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7900                                                             "tmp"), CI);
7901       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7902     }
7903   }
7904   return 0;
7905 }
7906
7907 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7908   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7909   // otherwise just apply the common ones.
7910   Value *Src = CI.getOperand(0);
7911   const Type *SrcTy = Src->getType();
7912   const Type *DestTy = CI.getType();
7913
7914   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7915     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7916       return Result;
7917   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7918     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7919       return I;
7920   } else {
7921     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7922       return Result;
7923   }
7924
7925
7926   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7927   // be replaced by the operand.
7928   if (DestTy == Src->getType())
7929     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7930
7931   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7932     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7933     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7934     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7935     
7936     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
7937     // required for changing types.
7938     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
7939       return 0;
7940     
7941     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7942     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7943     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7944       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7945         return V;
7946     
7947     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7948     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7949     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7950     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7951     unsigned NumZeros = 0;
7952     while (SrcElTy != DstElTy && 
7953            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7954            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7955       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7956       ++NumZeros;
7957     }
7958
7959     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7960     if (SrcElTy == DstElTy) {
7961       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7962       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7963                                        ((Instruction*) NULL));
7964     }
7965   }
7966
7967   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7968     if (SVI->hasOneUse()) {
7969       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7970       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7971       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7972           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7973                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7974         CastInst *Tmp;
7975         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7976         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7977         // us to eliminate at least one cast.
7978         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7979              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7980             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7981              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7982           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7983                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7984           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7985                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7986           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7987           // know the vector types match #elts.
7988           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7989         }
7990       }
7991     }
7992   }
7993   return 0;
7994 }
7995
7996 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7997 ///   %C = or %A, %B
7998 ///   %D = select %cond, %C, %A
7999 /// into:
8000 ///   %C = select %cond, %B, 0
8001 ///   %D = or %A, %C
8002 ///
8003 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8004 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8005 /// equal the other incoming value of the select.
8006 ///
8007 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8008   switch (I->getOpcode()) {
8009   case Instruction::Add:
8010   case Instruction::Mul:
8011   case Instruction::And:
8012   case Instruction::Or:
8013   case Instruction::Xor:
8014     return 3;              // Can fold through either operand.
8015   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8016   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8017   case Instruction::LShr:
8018   case Instruction::AShr:
8019     return 1;
8020   default:
8021     return 0;              // Cannot fold
8022   }
8023 }
8024
8025 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8026 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8027 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8028   switch (I->getOpcode()) {
8029   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8030   case Instruction::Add:
8031   case Instruction::Sub:
8032   case Instruction::Or:
8033   case Instruction::Xor:
8034   case Instruction::Shl:
8035   case Instruction::LShr:
8036   case Instruction::AShr:
8037     return Constant::getNullValue(I->getType());
8038   case Instruction::And:
8039     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8040   case Instruction::Mul:
8041     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8042   }
8043 }
8044
8045 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8046 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8047 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8048                                           Instruction *FI) {
8049   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8050     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8051     // merge.
8052     if (TI->isCast()) {
8053       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8054         return 0;
8055     } else {
8056       return 0;  // unknown unary op.
8057     }
8058
8059     // Fold this by inserting a select from the input values.
8060     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8061                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8062     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8063     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8064                             TI->getType());
8065   }
8066
8067   // Only handle binary operators here.
8068   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8069     return 0;
8070
8071   // Figure out if the operations have any operands in common.
8072   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8073   bool MatchIsOpZero;
8074   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8075     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8076     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8077     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8078     MatchIsOpZero = true;
8079   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8080     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8081     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8082     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8083     MatchIsOpZero = false;
8084   } else if (!TI->isCommutative()) {
8085     return 0;
8086   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8087     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8088     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8089     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8090     MatchIsOpZero = true;
8091   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8092     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8093     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8094     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8095     MatchIsOpZero = true;
8096   } else {
8097     return 0;
8098   }
8099
8100   // If we reach here, they do have operations in common.
8101   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8102                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8103   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8104
8105   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8106     if (MatchIsOpZero)
8107       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8108     else
8109       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8110   }
8111   assert(0 && "Shouldn't get here");
8112   return 0;
8113 }
8114
8115 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8116   Value *CondVal = SI.getCondition();
8117   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8118   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8119
8120   // select true, X, Y  -> X
8121   // select false, X, Y -> Y
8122   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8123     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8124
8125   // select C, X, X -> X
8126   if (TrueVal == FalseVal)
8127     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8128
8129   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8130     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8131   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8132     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8133   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8134     if (isa<Constant>(TrueVal))
8135       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8136     else
8137       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8138   }
8139
8140   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8141     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8142       if (C->getZExtValue()) {
8143         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8144         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
8145       } else {
8146         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8147         Value *NotCond =
8148           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
8149                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8150         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
8151       }
8152     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8153       if (C->getZExtValue() == false) {
8154         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8155         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
8156       } else {
8157         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8158         Value *NotCond =
8159           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
8160                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8161         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
8162       }
8163     }
8164     
8165     // select a, b, a  -> a&b
8166     // select a, a, b  -> a|b
8167     if (CondVal == TrueVal)
8168       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
8169     else if (CondVal == FalseVal)
8170       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
8171   }
8172
8173   // Selecting between two integer constants?
8174   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8175     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8176       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8177       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8178         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8179       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8180         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8181         Value *NotCond =
8182           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
8183                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8184         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8185       }
8186       
8187       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8188
8189       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8190
8191         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8192         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8193           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8194             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8195               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8196               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8197               Value *X = IC->getOperand(0);
8198               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8199               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8200               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
8201                                                         ShAmt, "ones");
8202               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8203               
8204               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8205               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8206               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8207               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8208               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8209               if (SRASize < SISize)
8210                 opc = Instruction::SExt;
8211               else if (SRASize > SISize)
8212                 opc = Instruction::Trunc;
8213               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
8214             }
8215           }
8216
8217
8218         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8219         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8220         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8221         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8222         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8223           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8224               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8225             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8226               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8227                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8228                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8229                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8230                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8231                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8232                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8233                 // true or false val is the zero.
8234                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8235                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8236                 Value *V = ICA;
8237                 if (ShouldNotVal)
8238                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
8239                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8240                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8241               }
8242       }
8243     }
8244
8245   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8246   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8247     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8248       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8249       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8250         // This is not safe in general for floating point:  
8251         // consider X== -0, Y== +0.
8252         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8253         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8254         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8255               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8256             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8257              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8258         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8259       }
8260       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8261       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8262         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8263       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8264
8265     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8266       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8267       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8268         // This is not safe in general for floating point:  
8269         // consider X== -0, Y== +0.
8270         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8271         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8272         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8273               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8274             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8275              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8276           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8277       }
8278       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8279       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8280         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8281       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8282     }
8283   }
8284
8285   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8286   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
8287     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
8288       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8289       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8290         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8291       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8292       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8293         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8294       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8295
8296     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
8297       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8298       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
8299         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8300       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8301       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
8302         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8303       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
8304     }
8305   }
8306
8307   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8308     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8309       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8310         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8311
8312         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8313         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8314           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8315             return IV;
8316
8317         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8318         // even legal for FP.
8319         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8320             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8321           AddOp = FI; SubOp = TI;
8322         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8323                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8324           AddOp = TI; SubOp = FI;
8325         }
8326
8327         if (AddOp) {
8328           Value *OtherAddOp = 0;
8329           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8330             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8331           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8332             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8333           }
8334
8335           if (OtherAddOp) {
8336             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8337             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8338             Value *NegVal;  // Compute -Z
8339             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8340               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8341             } else {
8342               NegVal = InsertNewInstBefore(
8343                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8344             }
8345
8346             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8347             Value *NewFalseOp = NegVal;
8348             if (AddOp != TI)
8349               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8350             Instruction *NewSel =
8351               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
8352
8353             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8354             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8355           }
8356         }
8357       }
8358
8359   // See if we can fold the select into one of our operands.
8360   if (SI.getType()->isInteger()) {
8361     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8362     // transformation we are doing here.
8363     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8364       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8365           !isa<Constant>(FalseVal))
8366         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8367           unsigned OpToFold = 0;
8368           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8369             OpToFold = 1;
8370           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8371             OpToFold = 2;
8372           }
8373
8374           if (OpToFold) {
8375             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8376             Instruction *NewSel =
8377               SelectInst::Create(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8378             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8379             NewSel->takeName(TVI);
8380             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8381               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8382             else {
8383               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8384             }
8385           }
8386         }
8387
8388     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8389       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8390           !isa<Constant>(TrueVal))
8391         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8392           unsigned OpToFold = 0;
8393           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8394             OpToFold = 1;
8395           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8396             OpToFold = 2;
8397           }
8398
8399           if (OpToFold) {
8400             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8401             Instruction *NewSel =
8402               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
8403             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8404             NewSel->takeName(FVI);
8405             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8406               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8407             else
8408               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8409           }
8410         }
8411   }
8412
8413   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8414     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8415     SI.setOperand(1, FalseVal);
8416     SI.setOperand(2, TrueVal);
8417     return &SI;
8418   }
8419
8420   return 0;
8421 }
8422
8423 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8424 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8425 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8426 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8427 /// their preferred alignment from the beginning.
8428 ///
8429 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8430                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8431
8432   User *U = dyn_cast<User>(V);
8433   if (!U) return Align;
8434
8435   switch (getOpcode(U)) {
8436   default: break;
8437   case Instruction::BitCast:
8438     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8439   case Instruction::GetElementPtr: {
8440     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8441     bool AllZeroOperands = true;
8442     for (unsigned i = 1, e = U->getNumOperands(); i != e; ++i)
8443       if (!isa<Constant>(U->getOperand(i)) ||
8444           !cast<Constant>(U->getOperand(i))->isNullValue()) {
8445         AllZeroOperands = false;
8446         break;
8447       }
8448
8449     if (AllZeroOperands) {
8450       // Treat this like a bitcast.
8451       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8452     }
8453     break;
8454   }
8455   }
8456
8457   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
8458     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
8459     // of the global.
8460     if (!GV->isDeclaration()) {
8461       GV->setAlignment(PrefAlign);
8462       Align = PrefAlign;
8463     }
8464   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
8465     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8466     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8467     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
8468       AI->setAlignment(PrefAlign);
8469       Align = PrefAlign;
8470     }
8471   }
8472
8473   return Align;
8474 }
8475
8476 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
8477 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
8478 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
8479 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
8480 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
8481                                                   unsigned PrefAlign) {
8482   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
8483                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
8484   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
8485   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8486   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
8487   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
8488   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
8489
8490   if (PrefAlign > Align)
8491     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
8492   
8493     // We don't need to make any adjustment.
8494   return Align;
8495 }
8496
8497 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8498   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
8499   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
8500   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8501   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8502
8503   if (CopyAlign < MinAlign) {
8504     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8505     return MI;
8506   }
8507   
8508   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8509   // load/store.
8510   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8511   if (MemOpLength == 0) return 0;
8512   
8513   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8514   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8515   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8516   // case.
8517   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8518   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
8519   
8520   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8521     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8522   
8523   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8524   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
8525   
8526   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8527   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8528   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8529   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8530   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8531   // integer datatype.
8532   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8533     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8534     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8535       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8536       // down through these levels if so.
8537       while (!SrcETy->isFirstClassType()) {
8538         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8539           if (STy->getNumElements() == 1)
8540             SrcETy = STy->getElementType(0);
8541           else
8542             break;
8543         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8544           if (ATy->getNumElements() == 1)
8545             SrcETy = ATy->getElementType();
8546           else
8547             break;
8548         } else
8549           break;
8550       }
8551       
8552       if (SrcETy->isFirstClassType())
8553         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8554     }
8555   }
8556   
8557   
8558   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8559   // infer, use it.
8560   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8561   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8562   
8563   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
8564   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
8565   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8566   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8567   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8568
8569   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8570   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8571   return MI;
8572 }
8573
8574 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
8575   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
8576   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
8577     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
8578     return MI;
8579   }
8580   
8581   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
8582   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
8583   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
8584   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
8585     return 0;
8586   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
8587   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8588   
8589   // If the length is zero, this is a no-op
8590   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
8591   
8592   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
8593   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
8594     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
8595     
8596     Value *Dest = MI->getDest();
8597     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
8598
8599     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
8600     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
8601     
8602     // Extract the fill value and store.
8603     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
8604     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
8605                                       Alignment), *MI);
8606     
8607     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8608     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
8609     return MI;
8610   }
8611
8612   return 0;
8613 }
8614
8615
8616 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
8617 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8618 /// the heavy lifting.
8619 ///
8620 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8621   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8622   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8623   
8624   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8625   // visitCallSite.
8626   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8627     bool Changed = false;
8628
8629     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8630     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8631       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8632
8633       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8634         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8635           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8636           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8637           // alignment is sufficient.
8638         }
8639     }
8640
8641     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8642     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8643     // into a call to memcpy.
8644     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8645       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8646         if (GVSrc->isConstant()) {
8647           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8648           Intrinsic::ID MemCpyID;
8649           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
8650             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
8651           else
8652             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
8653           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
8654           Changed = true;
8655         }
8656     }
8657
8658     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
8659     // set, update the alignment.
8660     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
8661       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
8662         return I;
8663     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
8664       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
8665         return I;
8666     }
8667           
8668     if (Changed) return II;
8669   } else {
8670     switch (II->getIntrinsicID()) {
8671     default: break;
8672     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
8673     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
8674     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
8675     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
8676     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
8677       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
8678       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
8679       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8680         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
8681                                          PointerType::getUnqual(II->getType()),
8682                                          CI);
8683         return new LoadInst(Ptr);
8684       }
8685       break;
8686     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
8687     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
8688       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
8689       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
8690         const Type *OpPtrTy = 
8691           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
8692         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
8693         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
8694       }
8695       break;
8696     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
8697     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
8698     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
8699     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
8700       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
8701       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
8702         const Type *OpPtrTy = 
8703           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
8704         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
8705         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
8706       }
8707       break;
8708       
8709     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
8710       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
8711       // we can simplify the input based on that, do so now.
8712       uint64_t UndefElts;
8713       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
8714                                                 UndefElts)) {
8715         II->setOperand(1, V);
8716         return II;
8717       }
8718       break;
8719     }
8720       
8721     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8722       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8723       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8724         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8725         
8726         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8727         bool AllEltsOk = true;
8728         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8729           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8730               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8731             AllEltsOk = false;
8732             break;
8733           }
8734         }
8735         
8736         if (AllEltsOk) {
8737           // Cast the input vectors to byte vectors.
8738           Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8739           Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8740           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8741           
8742           // Only extract each element once.
8743           Value *ExtractedElts[32];
8744           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8745           
8746           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8747             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8748               continue;
8749             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8750             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8751             
8752             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8753               Instruction *Elt = 
8754                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8755               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8756               ExtractedElts[Idx] = Elt;
8757             }
8758           
8759             // Insert this value into the result vector.
8760             Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx], i, "tmp");
8761             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8762           }
8763           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8764         }
8765       }
8766       break;
8767
8768     case Intrinsic::stackrestore: {
8769       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8770       // happen when variable allocas are DCE'd.
8771       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8772         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8773           BasicBlock::iterator BI = SS;
8774           if (&*++BI == II)
8775             return EraseInstFromFunction(CI);
8776         }
8777       }
8778       
8779       // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
8780       // same block without an intervening call/alloca.
8781       BasicBlock::iterator BI = II;
8782       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8783       bool CannotRemove = false;
8784       for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8785         if (isa<AllocaInst>(BI)) {
8786           CannotRemove = true;
8787           break;
8788         }
8789         if (isa<CallInst>(BI)) {
8790           if (!isa<IntrinsicInst>(BI)) {
8791             CannotRemove = true;
8792             break;
8793           }
8794           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
8795           return EraseInstFromFunction(CI);
8796         }
8797       }
8798       
8799       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8800       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8801       if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
8802         return EraseInstFromFunction(CI);
8803       break;
8804     }
8805     }
8806   }
8807
8808   return visitCallSite(II);
8809 }
8810
8811 // InvokeInst simplification
8812 //
8813 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8814   return visitCallSite(&II);
8815 }
8816
8817 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
8818 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
8819 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
8820                                          const CastInst * const CI,
8821                                          const TargetData * const TD,
8822                                          const int ix) {
8823   if (!CI->isLosslessCast())
8824     return false;
8825
8826   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
8827   // can't change to a type with a different size.  If the size were
8828   // passed explicitly we could avoid this check.
8829   if (!CS.paramHasAttr(ix, ParamAttr::ByVal))
8830     return true;
8831
8832   const Type* SrcTy = 
8833             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
8834   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8835   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
8836     return false;
8837   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
8838     return false;
8839   return true;
8840 }
8841
8842 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8843 //
8844 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8845   bool Changed = false;
8846
8847   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8848   // to the arguments of the call/invoke.
8849   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8850
8851   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8852
8853   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8854     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8855       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8856       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8857       // be unreachable, as the call is undefined.
8858       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8859                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8860                                     OldCall);
8861       if (!OldCall->use_empty())
8862         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8863       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8864         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8865       return 0;
8866     }
8867
8868   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8869     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8870     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8871     // that we can't modify the CFG here.
8872     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8873                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8874                   CS.getInstruction());
8875
8876     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8877       CS.getInstruction()->
8878         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8879
8880     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8881       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8882       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8883                          ConstantInt::getTrue(), II);
8884     }
8885     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8886   }
8887
8888   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8889     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8890       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8891         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8892
8893   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8894   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8895   if (FTy->isVarArg()) {
8896     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
8897     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8898     // the call.
8899     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8900            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
8901       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
8902       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
8903         *I = CI->getOperand(0);
8904         Changed = true;
8905       }
8906     }
8907   }
8908
8909   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8910     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8911     CS.setDoesNotThrow();
8912     Changed = true;
8913   }
8914
8915   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8916 }
8917
8918 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8919 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8920 //
8921 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8922   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8923   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8924   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8925       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8926     return false;
8927   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8928   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8929   const PAListPtr &CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8930
8931   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8932   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8933   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8934   //
8935   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8936   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8937
8938   if (isa<StructType>(FT->getReturnType()))
8939     return false; // TODO: Handle multiple return values.
8940
8941   // Check to see if we are changing the return type...
8942   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8943     if (Callee->isDeclaration() &&
8944         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8945         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8946           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8947       return false;   // Cannot transform this return value.
8948
8949     if (!Caller->use_empty() &&
8950         // void -> non-void is handled specially
8951         FT->getReturnType() != Type::VoidTy &&
8952         !CastInst::isCastable(FT->getReturnType(), OldRetTy))
8953       return false;   // Cannot transform this return value.
8954
8955     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
8956       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
8957       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType()))
8958         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8959     }
8960
8961     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8962     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8963     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8964     // the critical edge).  Bail out in this case.
8965     if (!Caller->use_empty())
8966       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8967         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8968              UI != E; ++UI)
8969           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8970             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8971                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8972               return false;
8973   }
8974
8975   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8976   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8977
8978   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8979   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8980     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8981     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8982
8983     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8984       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8985
8986     if (CallerPAL.getParamAttrs(i + 1) & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8987       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8988
8989     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8990     // Some conversions are safe even if we do not have a body.
8991     // Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8992     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8993       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8994       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8995        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8996       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8997        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8998     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8999   }
9000
9001   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9002       Callee->isDeclaration())
9003     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9004
9005   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9006       !CallerPAL.isEmpty())
9007     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9008     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9009     // that are compatible with being a vararg call argument.
9010     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9011       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9012         break;
9013       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9014       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
9015         return false;
9016     }
9017
9018   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9019   // inserting cast instructions as necessary...
9020   std::vector<Value*> Args;
9021   Args.reserve(NumActualArgs);
9022   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> attrVec;
9023   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9024
9025   // Get any return attributes.
9026   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
9027
9028   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9029   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9030   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType());
9031
9032   // Add the new return attributes.
9033   if (RAttrs)
9034     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
9035
9036   AI = CS.arg_begin();
9037   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9038     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9039     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9040       Args.push_back(*AI);
9041     } else {
9042       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9043           false, ParamTy, false);
9044       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9045       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9046     }
9047
9048     // Add any parameter attributes.
9049     if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9050       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9051   }
9052
9053   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9054   // now...
9055   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9056     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9057
9058   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9059   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9060     if (!FT->isVarArg()) {
9061       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9062            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9063     } else {
9064       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9065       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9066         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9067         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9068           // Must promote to pass through va_arg area!
9069           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9070                                                                 PTy, false);
9071           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9072           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9073           Args.push_back(Cast);
9074         } else {
9075           Args.push_back(*AI);
9076         }
9077
9078         // Add any parameter attributes.
9079         if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
9080           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9081       }
9082     }
9083   }
9084
9085   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
9086     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9087
9088   const PAListPtr &NewCallerPAL = PAListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9089
9090   Instruction *NC;
9091   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9092     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9093                             Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
9094     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9095     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9096   } else {
9097     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9098                           Caller->getName(), Caller);
9099     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9100     if (CI->isTailCall())
9101       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9102     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9103     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
9104   }
9105
9106   // Insert a cast of the return type as necessary.
9107   Value *NV = NC;
9108   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9109     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9110       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9111                                                             OldRetTy, false);
9112       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9113
9114       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9115       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9116       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9117         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
9118         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
9119         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9120       } else {
9121         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9122         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9123       }
9124       AddUsersToWorkList(*Caller);
9125     } else {
9126       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9127     }
9128   }
9129
9130   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9131     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9132   Caller->eraseFromParent();
9133   RemoveFromWorkList(Caller);
9134   return true;
9135 }
9136
9137 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9138 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9139 //
9140 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9141   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9142   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9143   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9144   const PAListPtr &Attrs = CS.getParamAttrs();
9145
9146   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9147   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9148   if (Attrs.hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
9149     return 0;
9150
9151   IntrinsicInst *Tramp =
9152     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9153
9154   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9155   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9156   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9157
9158   const PAListPtr &NestAttrs = NestF->getParamAttrs();
9159   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9160     unsigned NestIdx = 1;
9161     const Type *NestTy = 0;
9162     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
9163
9164     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9165     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9166          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9167       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
9168         // Record the parameter type and any other attributes.
9169         NestTy = *I;
9170         NestAttr = NestAttrs.getParamAttrs(NestIdx);
9171         break;
9172       }
9173
9174     if (NestTy) {
9175       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9176       std::vector<Value*> NewArgs;
9177       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9178
9179       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> NewAttrs;
9180       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9181
9182       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9183       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9184
9185       // Add any function result attributes.
9186       if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(0))
9187         NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
9188
9189       {
9190         unsigned Idx = 1;
9191         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9192         do {
9193           if (Idx == NestIdx) {
9194             // Add the chain argument and attributes.
9195             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9196             if (NestVal->getType() != NestTy)
9197               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9198             NewArgs.push_back(NestVal);
9199             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9200           }
9201
9202           if (I == E)
9203             break;
9204
9205           // Add the original argument and attributes.
9206           NewArgs.push_back(*I);
9207           if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(Idx))
9208             NewAttrs.push_back
9209               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9210
9211           ++Idx, ++I;
9212         } while (1);
9213       }
9214
9215       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9216       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9217       // with the chain parameter inserted.
9218
9219       std::vector<const Type*> NewTypes;
9220       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9221
9222       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9223       // mean appending it.
9224       {
9225         unsigned Idx = 1;
9226         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9227           E = FTy->param_end();
9228
9229         do {
9230           if (Idx == NestIdx)
9231             // Add the chain's type.
9232             NewTypes.push_back(NestTy);
9233
9234           if (I == E)
9235             break;
9236
9237           // Add the original type.
9238           NewTypes.push_back(*I);
9239
9240           ++Idx, ++I;
9241         } while (1);
9242       }
9243
9244       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9245       // code sort out any function type mismatches.
9246       FunctionType *NewFTy =
9247         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9248       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9249         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9250       const PAListPtr &NewPAL = PAListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9251
9252       Instruction *NewCaller;
9253       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9254         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9255                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9256                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9257                                        Caller->getName(), Caller);
9258         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9259         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9260       } else {
9261         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9262                                      Caller->getName(), Caller);
9263         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9264           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9265         cast<CallInst>(NewCaller)->
9266           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9267         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
9268       }
9269       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9270         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9271       Caller->eraseFromParent();
9272       RemoveFromWorkList(Caller);
9273       return 0;
9274     }
9275   }
9276
9277   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9278   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9279   // code sort out any function type mismatches.
9280   Constant *NewCallee =
9281     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9282   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9283   return CS.getInstruction();
9284 }
9285
9286 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9287 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9288 /// and a single binop.
9289 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9290   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9291   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9292          isa<CmpInst>(FirstInst));
9293   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9294   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9295   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9296     
9297   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9298   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9299   
9300   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9301   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9302   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9303     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9304     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9305         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9306         // types or GEP's with different index types.
9307         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9308         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9309       return 0;
9310
9311     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9312     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9313       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9314           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9315         return 0;
9316     
9317     // Keep track of which operand needs a phi node.
9318     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9319     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9320   }
9321   
9322   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9323
9324   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9325   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9326   // hide them behind a phi.
9327   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9328     return 0;
9329   
9330   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9331   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9332   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9333   if (LHSVal == 0) {
9334     NewLHS = PHINode::Create(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
9335     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9336     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9337     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9338     LHSVal = NewLHS;
9339   }
9340   
9341   if (RHSVal == 0) {
9342     NewRHS = PHINode::Create(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
9343     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9344     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9345     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9346     RHSVal = NewRHS;
9347   }
9348   
9349   // Add all operands to the new PHIs.
9350   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9351     if (NewLHS) {
9352       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9353       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9354     }
9355     if (NewRHS) {
9356       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9357       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9358     }
9359   }
9360     
9361   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9362     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9363   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9364     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9365                            RHSVal);
9366   else {
9367     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9368     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9369   }
9370 }
9371
9372 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9373 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9374 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9375 /// block it is in.
9376 ///
9377 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9378 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9379 /// to a register.
9380 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9381   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9382   
9383   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9384     if (BBI->mayWriteToMemory())
9385       return false;
9386   
9387   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9388   // profitable to do this xform.
9389   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9390     bool isAddressTaken = false;
9391     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9392          UI != E; ++UI) {
9393       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9394       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9395         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9396         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9397       }
9398       isAddressTaken = true;
9399       break;
9400     }
9401     
9402     if (!isAddressTaken)
9403       return false;
9404   }
9405   
9406   return true;
9407 }
9408
9409
9410 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9411 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9412 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9413 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9414   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9415
9416   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9417   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9418   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9419   // code size and simplifying code.
9420   Constant *ConstantOp = 0;
9421   const Type *CastSrcTy = 0;
9422   bool isVolatile = false;
9423   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
9424     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
9425   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
9426     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
9427     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
9428     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
9429     if (ConstantOp == 0)
9430       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9431   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
9432     isVolatile = LI->isVolatile();
9433     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
9434     // load and the PHI.
9435     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
9436         !isSafeToSinkLoad(LI))
9437       return 0;
9438   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
9439     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
9440       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
9441     // Can't handle general GEPs yet.
9442     return 0;
9443   } else {
9444     return 0;  // Cannot fold this operation.
9445   }
9446
9447   // Check to see if all arguments are the same operation.
9448   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9449     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
9450     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9451     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
9452       return 0;
9453     if (CastSrcTy) {
9454       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
9455         return 0;  // Cast operation must match.
9456     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9457       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
9458       // the load and the PHI.
9459       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
9460           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
9461           !isSafeToSinkLoad(LI))
9462         return 0;
9463       
9464       // If the PHI is volatile and its block has multiple successors, sinking
9465       // it would remove a load of the volatile value from the path through the
9466       // other successor.
9467       if (isVolatile &&
9468           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
9469         return 0;
9470
9471       
9472     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
9473       return 0;
9474     }
9475   }
9476
9477   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
9478   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
9479   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
9480                                    PN.getName()+".in");
9481   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9482
9483   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
9484   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
9485
9486   // Add all operands to the new PHI.
9487   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9488     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9489     if (NewInVal != InVal)
9490       InVal = 0;
9491     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
9492   }
9493
9494   Value *PhiVal;
9495   if (InVal) {
9496     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
9497     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
9498     PhiVal = InVal;
9499     delete NewPN;
9500   } else {
9501     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
9502     PhiVal = NewPN;
9503   }
9504
9505   // Insert and return the new operation.
9506   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
9507     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
9508   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9509     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
9510   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9511     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
9512                            PhiVal, ConstantOp);
9513   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
9514   
9515   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
9516   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
9517   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
9518   if (isVolatile)
9519     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
9520       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
9521   
9522   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
9523 }
9524
9525 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
9526 /// that is dead.
9527 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
9528                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
9529   if (PN->use_empty()) return true;
9530   if (!PN->hasOneUse()) return false;
9531
9532   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
9533   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
9534     return true;
9535   
9536   // Don't scan crazily complex things.
9537   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
9538     return false;
9539
9540   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
9541     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
9542
9543   return false;
9544 }
9545
9546 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
9547 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
9548 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9549 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
9550                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
9551   // See if we already saw this PHI node.
9552   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
9553     return true;
9554   
9555   // Don't scan crazily complex things.
9556   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
9557     return false;
9558  
9559   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
9560   // the value.
9561   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9562     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
9563     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
9564       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9565         return false;
9566     } else if (Op != NonPhiInVal)
9567       return false;
9568   }
9569   
9570   return true;
9571 }
9572
9573
9574 // PHINode simplification
9575 //
9576 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
9577   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
9578   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
9579   
9580   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
9581     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
9582
9583   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
9584   // reducing code size.
9585   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
9586       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
9587     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
9588       return Result;
9589
9590   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
9591   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
9592   // PHI)... break the cycle.
9593   if (PN.hasOneUse()) {
9594     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
9595     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
9596       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
9597       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
9598       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
9599         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9600     }
9601    
9602     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
9603     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
9604     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
9605     // common case here is good because the only other things that catch this
9606     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
9607     // late.
9608     if (PHIUser->hasOneUse() &&
9609         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
9610         PHIUser->use_back() == &PN) {
9611       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9612     }
9613   }
9614
9615   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
9616   // same value, for example:
9617   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9618   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
9619   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
9620   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
9621   {
9622     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
9623     // Scan for the first non-phi operand.
9624     while (InValNo != NumOperandVals && 
9625            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
9626       ++InValNo;
9627
9628     if (InValNo != NumOperandVals) {
9629       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
9630       
9631       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
9632       // there is no need to recursively scan other phis.
9633       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
9634         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
9635         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
9636           break;
9637       }
9638       
9639       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
9640       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
9641       // the value.
9642       if (InValNo == NumOperandVals) {
9643         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
9644         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9645           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
9646       }
9647     }
9648   }
9649   return 0;
9650 }
9651
9652 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
9653                                    Instruction *InsertPoint,
9654                                    InstCombiner *IC) {
9655   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
9656   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9657   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
9658   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
9659   // used for address computation.
9660   Instruction::CastOps opcode = 
9661      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
9662       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
9663   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
9664 }
9665
9666
9667 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
9668   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
9669   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
9670   // If so, eliminate the noop.
9671   if (GEP.getNumOperands() == 1)
9672     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9673
9674   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
9675     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
9676
9677   bool HasZeroPointerIndex = false;
9678   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
9679     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
9680
9681   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
9682     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9683
9684   // Eliminate unneeded casts for indices.
9685   bool MadeChange = false;
9686   
9687   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
9688   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
9689     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
9690       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
9691         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
9692             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
9693           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
9694           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
9695           // is a 32-bit pointer target.
9696           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
9697             MadeChange = true;
9698             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
9699           }
9700         }
9701       }
9702       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
9703       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
9704       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
9705       // obvious.
9706       Value *Op = GEP.getOperand(i);
9707       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
9708         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9709           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
9710           MadeChange = true;
9711         } else {
9712           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
9713                                 GEP);
9714           GEP.setOperand(i, Op);
9715           MadeChange = true;
9716         }
9717       }
9718     }
9719   }
9720   if (MadeChange) return &GEP;
9721
9722   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
9723   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
9724   // real input to the dest type.
9725   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
9726     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
9727       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
9728       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
9729       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
9730         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
9731         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
9732           if (I != BCI) {
9733             I->takeName(BCI);
9734             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
9735             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
9736           }
9737           return &GEP;
9738         }
9739       }
9740       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
9741     }
9742   }
9743   
9744   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
9745   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
9746   // getelementptr instructions into a single instruction.
9747   //
9748   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
9749   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
9750     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
9751
9752   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
9753     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
9754     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
9755     // avoids us creating a TON of code in some cases.
9756     //
9757     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
9758         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9759       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9760
9761     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9762
9763     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9764     bool EndsWithSequential = false;
9765     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9766            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9767       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9768
9769     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9770     if (EndsWithSequential) {
9771       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9772       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9773       //
9774       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9775       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9776         Sum = GO1;
9777       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9778         Sum = SO1;
9779       } else {
9780         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9781         // target's pointer size.
9782         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9783           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9784             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9785           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9786             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9787           } else {
9788             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9789             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9790               // Convert GO1 to SO1's type.
9791               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9792
9793             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9794               // Convert SO1 to GO1's type.
9795               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9796             } else {
9797               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9798               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9799               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9800             }
9801           }
9802         }
9803         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9804           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9805         else {
9806           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9807           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9808         }
9809       }
9810
9811       // Recycle the GEP we already have if possible.
9812       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9813         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9814         GEP.setOperand(1, Sum);
9815         return &GEP;
9816       } else {
9817         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9818                        SrcGEPOperands.end()-1);
9819         Indices.push_back(Sum);
9820         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9821       }
9822     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9823                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9824                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9825       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9826       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9827                      SrcGEPOperands.end());
9828       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9829     }
9830
9831     if (!Indices.empty())
9832       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9833                                        Indices.end(), GEP.getName());
9834
9835   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9836     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9837     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9838
9839     // Scan for nonconstants...
9840     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9841     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9842     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9843       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9844
9845     if (I == E) {  // If they are all constants...
9846       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9847                                                     &Indices[0],Indices.size());
9848
9849       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9850       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9851     }
9852   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9853     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9854       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9855     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9856       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9857       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9858       //
9859       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9860       //
9861       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9862       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9863       if (const ArrayType *XATy =
9864           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9865         if (const ArrayType *CATy =
9866             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9867           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9868             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9869             // to an array of the same type as the destination pointer
9870             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9871             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9872             GEP.setOperand(0, X);
9873             return &GEP;
9874           }
9875     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9876       // Transform things like:
9877       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9878       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9879       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9880       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9881       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9882           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9883           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9884         Value *Idx[2];
9885         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9886         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9887         Value *V = InsertNewInstBefore(
9888                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9889         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9890         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9891       }
9892       
9893       // Transform things like:
9894       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9895       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9896       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9897       
9898       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9899         uint64_t ArrayEltSize =
9900             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9901         
9902         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9903         // allow either a mul, shift, or constant here.
9904         Value *NewIdx = 0;
9905         ConstantInt *Scale = 0;
9906         if (ArrayEltSize == 1) {
9907           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9908           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9909         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9910           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9911           Scale = CI;
9912         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9913           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9914               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9915             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9916             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9917             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9918             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9919           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9920                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9921             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9922             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9923           }
9924         }
9925         
9926         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9927         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9928         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9929         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9930         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9931             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9932           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9933                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9934           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9935             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9936                                                        false /*ZExt*/);
9937             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9938             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9939           }
9940
9941           // Insert the new GEP instruction.
9942           Value *Idx[2];
9943           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9944           Idx[1] = NewIdx;
9945           Instruction *NewGEP =
9946             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9947           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9948           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9949           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9950         }
9951       }
9952     }
9953   }
9954
9955   return 0;
9956 }
9957
9958 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9959   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9960   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
9961     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9962       const Type *NewTy = 
9963         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9964       AllocationInst *New = 0;
9965
9966       // Create and insert the replacement instruction...
9967       if (isa<MallocInst>(AI))
9968         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9969       else {
9970         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9971         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9972       }
9973
9974       InsertNewInstBefore(New, AI);
9975
9976       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9977       // allocas if possible...
9978       //
9979       BasicBlock::iterator It = New;
9980       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9981
9982       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9983       // insert our getelementptr instruction...
9984       //
9985       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9986       Value *Idx[2];
9987       Idx[0] = NullIdx;
9988       Idx[1] = NullIdx;
9989       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
9990                                            New->getName()+".sub", It);
9991
9992       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9993       // allocation.
9994       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9995     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9996       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9997     }
9998   }
9999
10000   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10001   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10002   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10003   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10004       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10005     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10006
10007   return 0;
10008 }
10009
10010 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10011   Value *Op = FI.getOperand(0);
10012
10013   // free undef -> unreachable.
10014   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10015     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10016     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10017                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10018     return EraseInstFromFunction(FI);
10019   }
10020   
10021   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10022   // when lots of inlining happens.
10023   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10024     return EraseInstFromFunction(FI);
10025   
10026   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10027   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10028     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10029     return &FI;
10030   }
10031   
10032   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10033   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10034     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10035       AddToWorkList(GEPI);
10036       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10037       return &FI;
10038     }
10039   }
10040   
10041   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10042   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10043     if (MI->hasOneUse()) {
10044       EraseInstFromFunction(FI);
10045       return EraseInstFromFunction(*MI);
10046     }
10047
10048   return 0;
10049 }
10050
10051
10052 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10053 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10054                                         const TargetData *TD) {
10055   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10056   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10057
10058   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10059     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10060     // directly if string length is small enough.
10061     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
10062     if (!Str.empty()) {
10063       unsigned len = Str.length();
10064       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10065       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10066       // Replace LI with immediate integer store.
10067       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10068         APInt StrVal(numBits, 0);
10069         APInt SingleChar(numBits, 0);
10070         if (TD->isLittleEndian()) {
10071           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10072             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10073             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10074           }
10075         } else {
10076           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10077             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10078             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10079           }
10080           // Append NULL at the end.
10081           SingleChar = 0;
10082           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10083         }
10084         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10085         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10086       }
10087     }
10088   }
10089
10090   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10091   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10092     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10093
10094     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10095          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10096       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10097       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10098       // constants.
10099       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10100         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10101           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10102             Value *Idxs[2];
10103             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10104             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10105             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10106             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10107           }
10108
10109       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10110             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10111           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10112           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10113           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10114           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10115                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10116
10117         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10118         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10119         // the result of the loaded value.
10120         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10121                                                              CI->getName(),
10122                                                          LI.isVolatile()),LI);
10123         // Now cast the result of the load.
10124         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10125       }
10126     }
10127   }
10128   return 0;
10129 }
10130
10131 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10132 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10133 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10134 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10135 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10136   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10137   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10138
10139   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10140   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10141     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10142     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10143
10144   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10145   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10146   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10147   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10148   // the load entirely).
10149   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10150
10151   while (BBI != E) {
10152     --BBI;
10153
10154     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10155       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10156     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10157       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10158
10159   }
10160   return false;
10161 }
10162
10163 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
10164 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
10165 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
10166 /// input, because we ignore GEP indices.
10167 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
10168   while (1) {
10169     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
10170       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
10171           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
10172         Ptr = CE->getOperand(0);
10173       else
10174         return Ptr;
10175     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
10176       Ptr = BCI->getOperand(0);
10177     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
10178       Ptr = GEP->getOperand(0);
10179     } else {
10180       return Ptr;
10181     }
10182   }
10183 }
10184
10185 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10186   Value *Op = LI.getOperand(0);
10187
10188   // Attempt to improve the alignment.
10189   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10190   if (KnownAlign >
10191       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10192                                 LI.getAlignment()))
10193     LI.setAlignment(KnownAlign);
10194
10195   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10196   if (isa<CastInst>(Op))
10197     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10198       return Res;
10199
10200   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10201   if (LI.isVolatile()) return 0;
10202   
10203   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
10204     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
10205     // If the instruction immediately before this is a store to the same
10206     // address, do a simple form of store->load forwarding.
10207     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
10208       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
10209         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10210     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
10211       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
10212         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10213   }
10214
10215   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10216     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10217     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10218     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10219         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10220       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10221       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10222       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10223       // CFG.
10224       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10225                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10226       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10227     }
10228   } 
10229
10230   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10231     // load null/undef -> undef
10232     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10233     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10234         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10235       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10236       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10237       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10238       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10239                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10240       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10241     }
10242
10243     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10244     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10245       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10246         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10247
10248     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10249     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10250       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10251         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10252           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10253             if (Constant *V = 
10254                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10255               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10256         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10257           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10258           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10259           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10260           // CFG.
10261           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10262                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10263           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10264         }
10265
10266       } else if (CE->isCast()) {
10267         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10268           return Res;
10269       }
10270     }
10271   }
10272     
10273   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10274   // is all undef or zero, we know what it loads.
10275   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
10276     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10277       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10278         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10279       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10280         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10281     }
10282   }
10283
10284   if (Op->hasOneUse()) {
10285     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10286     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10287     // exposes redundancy in the code.
10288     //
10289     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10290     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10291     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10292     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10293     // unconditionally.
10294     //
10295     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10296       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10297       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10298           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10299         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10300                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10301         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10302                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10303         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10304       }
10305
10306       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10307       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10308         if (C->isNullValue()) {
10309           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10310           return &LI;
10311         }
10312
10313       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10314       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10315         if (C->isNullValue()) {
10316           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10317           return &LI;
10318         }
10319     }
10320   }
10321   return 0;
10322 }
10323
10324 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10325 /// when possible.
10326 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10327   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10328   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10329
10330   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10331   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10332     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10333
10334     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10335       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10336       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10337       // constants.
10338       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10339         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10340           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10341             Value* Idxs[2];
10342             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10343             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10344             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10345             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10346           }
10347
10348       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10349           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10350                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10351
10352         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10353         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10354         // the store, cast the value to be stored.
10355         Value *NewCast;
10356         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10357         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10358         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10359         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10360         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10361           if (CastSrcTy->isInteger())
10362             opcode = Instruction::IntToPtr;
10363         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10364           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10365             opcode = Instruction::PtrToInt;
10366         }
10367         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10368           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10369         else
10370           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10371             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10372             SI);
10373         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10374       }
10375     }
10376   }
10377   return 0;
10378 }
10379
10380 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10381   Value *Val = SI.getOperand(0);
10382   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10383
10384   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10385     EraseInstFromFunction(SI);
10386     ++NumCombined;
10387     return 0;
10388   }
10389   
10390   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
10391   // alloca dead.
10392   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
10393     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
10394       EraseInstFromFunction(SI);
10395       ++NumCombined;
10396       return 0;
10397     }
10398     
10399     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
10400       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
10401           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
10402         EraseInstFromFunction(SI);
10403         ++NumCombined;
10404         return 0;
10405       }
10406   }
10407
10408   // Attempt to improve the alignment.
10409   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
10410   if (KnownAlign >
10411       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
10412                                 SI.getAlignment()))
10413     SI.setAlignment(KnownAlign);
10414
10415   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
10416   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
10417   // situation often occurs with bitfield accesses.
10418   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
10419   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10420        --ScanInsts) {
10421     --BBI;
10422     
10423     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10424       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
10425       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
10426         ++NumDeadStore;
10427         ++BBI;
10428         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
10429         continue;
10430       }
10431       break;
10432     }
10433     
10434     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
10435     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
10436     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
10437     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10438       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
10439         EraseInstFromFunction(SI);
10440         ++NumCombined;
10441         return 0;
10442       }
10443       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
10444       // may not be dead.
10445       break;
10446     }
10447     
10448     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
10449     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
10450       break;
10451   }
10452   
10453   
10454   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
10455
10456   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
10457   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
10458     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
10459       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
10460       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
10461         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
10462       ++NumCombined;
10463     }
10464     return 0;  // Do not modify these!
10465   }
10466
10467   // store undef, Ptr -> noop
10468   if (isa<UndefValue>(Val)) {
10469     EraseInstFromFunction(SI);
10470     ++NumCombined;
10471     return 0;
10472   }
10473
10474   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
10475   // source instead.
10476   if (isa<CastInst>(Ptr))
10477     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10478       return Res;
10479   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
10480     if (CE->isCast())
10481       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
10482         return Res;
10483
10484   
10485   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
10486   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
10487   BBI = &SI; ++BBI;
10488   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
10489     if (BI->isUnconditional())
10490       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
10491         return 0;  // xform done!
10492   
10493   return 0;
10494 }
10495
10496 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
10497 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
10498 /// into a phi node with a store in the successor.
10499 ///
10500 /// Simplify things like:
10501 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
10502 /// into a phi node with a store in the successor.
10503 ///
10504 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
10505   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
10506   
10507   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
10508   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
10509   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
10510   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
10511   
10512   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
10513   // the other predecessor.
10514   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
10515   BasicBlock *OtherBB = 0;
10516   if (*PI != StoreBB)
10517     OtherBB = *PI;
10518   ++PI;
10519   if (PI == pred_end(DestBB))
10520     return false;
10521   
10522   if (*PI != StoreBB) {
10523     if (OtherBB)
10524       return false;
10525     OtherBB = *PI;
10526   }
10527   if (++PI != pred_end(DestBB))
10528     return false;
10529   
10530   
10531   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
10532   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
10533   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
10534   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
10535     return false;
10536   
10537   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
10538   // else' case.  there is an instruction before the branch.
10539   StoreInst *OtherStore = 0;
10540   if (OtherBr->isUnconditional()) {
10541     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
10542     --BBI;
10543     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
10544     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10545       return false;
10546   } else {
10547     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
10548     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
10549     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
10550         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
10551       return false;
10552     
10553     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
10554     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
10555     // lives in OtherBB.
10556     for (;; --BBI) {
10557       // Check to see if we find the matching store.
10558       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
10559         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10560           return false;
10561         break;
10562       }
10563       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
10564       // out of instructions, we can't do the xform.
10565       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
10566           BBI == OtherBB->begin())
10567         return false;
10568     }
10569     
10570     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
10571     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
10572     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
10573       // FIXME: This should really be AA driven.
10574       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
10575         return false;
10576     }
10577   }
10578   
10579   // Insert a PHI node now if we need it.
10580   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
10581   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
10582     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
10583     PN->reserveOperandSpace(2);
10584     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
10585     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
10586     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
10587   }
10588   
10589   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
10590   // insert it.
10591   BBI = DestBB->begin();
10592   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
10593   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
10594                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
10595   
10596   // Nuke the old stores.
10597   EraseInstFromFunction(SI);
10598   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
10599   ++NumCombined;
10600   return true;
10601 }
10602
10603
10604 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
10605   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
10606   Value *X = 0;
10607   BasicBlock *TrueDest;
10608   BasicBlock *FalseDest;
10609   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
10610       !isa<Constant>(X)) {
10611     // Swap Destinations and condition...
10612     BI.setCondition(X);
10613     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10614     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10615     return &BI;
10616   }
10617
10618   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
10619   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
10620   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
10621                              TrueDest, FalseDest)))
10622     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
10623          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10624       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
10625       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
10626       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10627       NewSCC->takeName(I);
10628       // Swap Destinations and condition...
10629       BI.setCondition(NewSCC);
10630       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10631       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10632       RemoveFromWorkList(I);
10633       I->eraseFromParent();
10634       AddToWorkList(NewSCC);
10635       return &BI;
10636     }
10637
10638   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
10639   ICmpInst::Predicate IPred;
10640   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
10641                       TrueDest, FalseDest)))
10642     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
10643          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
10644          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10645       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
10646       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
10647       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10648       NewSCC->takeName(I);
10649       // Swap Destinations and condition...
10650       BI.setCondition(NewSCC);
10651       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10652       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10653       RemoveFromWorkList(I);
10654       I->eraseFromParent();;
10655       AddToWorkList(NewSCC);
10656       return &BI;
10657     }
10658
10659   return 0;
10660 }
10661
10662 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
10663   Value *Cond = SI.getCondition();
10664   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
10665     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
10666       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
10667         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
10668         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
10669           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
10670                                                 AddRHS));
10671         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
10672         AddToWorkList(I);
10673         return &SI;
10674       }
10675   }
10676   return 0;
10677 }
10678
10679 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
10680 /// is to leave as a vector operation.
10681 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
10682   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
10683     return true;
10684   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
10685     if (isConstant) return true;
10686     // If all elts are the same, we can extract.
10687     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
10688     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10689       if (C->getOperand(i) != Op0)
10690         return false;
10691     return true;
10692   }
10693   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
10694   if (!I) return false;
10695   
10696   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
10697   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
10698   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
10699       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
10700     return true;
10701   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
10702     return true;
10703   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
10704     if (BO->hasOneUse() &&
10705         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
10706          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
10707       return true;
10708   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
10709     if (CI->hasOneUse() &&
10710         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
10711          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
10712       return true;
10713   
10714   return false;
10715 }
10716
10717 /// Read and decode a shufflevector mask.
10718 ///
10719 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
10720 /// elements in the input.
10721 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
10722   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
10723   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
10724     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
10725   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
10726     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
10727
10728   std::vector<unsigned> Result;
10729   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
10730   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
10731     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
10732       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
10733     else
10734       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
10735   return Result;
10736 }
10737
10738 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
10739 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
10740 /// extracted from the vector.
10741 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
10742   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
10743   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
10744   unsigned Width = PTy->getNumElements();
10745   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
10746     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10747   
10748   if (isa<UndefValue>(V))
10749     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10750   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
10751     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
10752   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
10753     return CP->getOperand(EltNo);
10754   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10755     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
10756     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
10757       return 0;
10758     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
10759     
10760     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
10761     // inserted value.
10762     if (EltNo == IIElt) 
10763       return III->getOperand(1);
10764     
10765     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10766     // vector input.
10767     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10768   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10769     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10770     if (InEl < Width)
10771       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10772     else if (InEl < Width*2)
10773       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10774     else
10775       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10776   }
10777   
10778   // Otherwise, we don't know.
10779   return 0;
10780 }
10781
10782 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10783
10784   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10785   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10786     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10787
10788   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10789   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10790     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10791   
10792   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10793     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
10794     // with that operand
10795     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10796     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10797       if (C->getOperand(i) != op0) {
10798         op0 = 0; 
10799         break;
10800       }
10801     if (op0)
10802       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10803   }
10804   
10805   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10806   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10807   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10808     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10809     unsigned VectorWidth = 
10810       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
10811       
10812     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
10813     // crashing the code below.
10814     if (IndexVal >= VectorWidth)
10815       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10816     
10817     // This instruction only demands the single element from the input vector.
10818     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
10819     // property.
10820     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
10821       uint64_t UndefElts;
10822       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10823                                                 1 << IndexVal,
10824                                                 UndefElts)) {
10825         EI.setOperand(0, V);
10826         return &EI;
10827       }
10828     }
10829     
10830     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10831       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10832     
10833     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10834     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10835     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10836     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10837       if (const VectorType *VT = 
10838               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10839         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10840           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10841             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10842     }
10843   }
10844   
10845   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10846     if (I->hasOneUse()) {
10847       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10848       // profitable to do so
10849       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10850         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10851         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10852           ExtractElementInst *newEI0 = 
10853             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10854                                    EI.getName()+".lhs");
10855           ExtractElementInst *newEI1 =
10856             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10857                                    EI.getName()+".rhs");
10858           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10859           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10860           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10861         }
10862       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10863         unsigned AS = 
10864           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10865         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
10866                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
10867         GetElementPtrInst *GEP = 
10868           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
10869         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10870         return new LoadInst(GEP);
10871       }
10872     }
10873     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10874       // Extracting the inserted element?
10875       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10876         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10877       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10878       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10879       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10880           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10881         AddUsesToWorkList(EI);
10882         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10883         return &EI;
10884       }
10885     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10886       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10887       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10888       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10889         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10890         Value *Src;
10891         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10892           Src = SVI->getOperand(0);
10893         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10894           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10895           Src = SVI->getOperand(1);
10896         } else {
10897           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10898         }
10899         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10900       }
10901     }
10902   }
10903   return 0;
10904 }
10905
10906 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10907 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10908 /// Otherwise, return false.
10909 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10910                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10911   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10912          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10913   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10914
10915   if (isa<UndefValue>(V)) {
10916     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10917     return true;
10918   } else if (V == LHS) {
10919     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10920       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10921     return true;
10922   } else if (V == RHS) {
10923     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10924       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10925     return true;
10926   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10927     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10928     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10929     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10930     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10931     
10932     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10933       return false;
10934     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10935     
10936     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10937       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10938       // transitively ok.
10939       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10940         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10941         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10942         return true;
10943       }      
10944     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10945       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10946           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10947         unsigned ExtractedIdx =
10948           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10949         
10950         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10951         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10952           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10953           // transitively ok.
10954           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10955             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10956             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10957               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10958                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10959             } else {
10960               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10961               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10962                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10963               
10964             }
10965             return true;
10966           }
10967         }
10968       }
10969     }
10970   }
10971   // TODO: Handle shufflevector here!
10972   
10973   return false;
10974 }
10975
10976 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10977 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10978 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10979 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10980                                      Value *&RHS) {
10981   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10982          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10983          "Invalid shuffle!");
10984   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10985
10986   if (isa<UndefValue>(V)) {
10987     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10988     return V;
10989   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10990     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10991     return V;
10992   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10993     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10994     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10995     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10996     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10997     
10998     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10999       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11000           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11001         unsigned ExtractedIdx =
11002           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11003         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11004         
11005         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11006         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11007         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11008           RHS = EI->getOperand(0);
11009           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11010           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
11011             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11012           return V;
11013         }
11014         
11015         if (VecOp == RHS) {
11016           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11017           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11018           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11019             if (i != InsertedIdx)
11020               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11021           }
11022           return V;
11023         }
11024         
11025         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11026         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11027         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11028           return EI->getOperand(0);
11029         
11030       }
11031     }
11032   }
11033   // TODO: Handle shufflevector here!
11034   
11035   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11036   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11037     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11038   return V;
11039 }
11040
11041 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11042   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11043   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11044   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11045   
11046   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11047   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11048     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11049   
11050   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11051   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11052   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11053     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11054         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11055       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11056       unsigned ExtractedIdx =
11057         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11058       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11059       
11060       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11061         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11062       
11063       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11064         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11065       
11066       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11067       // back into the same place, just use the input vector.
11068       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11069         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11070       
11071       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11072       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11073       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11074       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11075       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11076         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11077         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11078         // Build a new shuffle mask.
11079         std::vector<Constant*> Mask;
11080         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11081           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11082         else {
11083           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11084           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11085                                                        NumVectorElts));
11086         } 
11087         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11088         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11089                                      ConstantVector::get(Mask));
11090       }
11091       
11092       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11093       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11094       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11095         std::vector<Constant*> Mask;
11096         Value *RHS = 0;
11097         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11098         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11099         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11100         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11101       }
11102     }
11103   }
11104
11105   return 0;
11106 }
11107
11108
11109 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11110   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11111   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11112   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11113
11114   bool MadeChange = false;
11115   
11116   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11117   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11118     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11119   
11120   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
11121   // the undef, change them to undefs.
11122   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
11123     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
11124     // with undef element refs and set MadeChange to true.
11125     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11126       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
11127         Mask[i] = 2*e;
11128         MadeChange = true;
11129       }
11130     }
11131     
11132     if (MadeChange) {
11133       // Remap any references to RHS to use LHS.
11134       std::vector<Constant*> Elts;
11135       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11136         if (Mask[i] == 2*e)
11137           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11138         else
11139           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11140       }
11141       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11142     }
11143   }
11144   
11145   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11146   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11147   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11148     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11149       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11150       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11151     }
11152     
11153     // Remap any references to RHS to use LHS.
11154     std::vector<Constant*> Elts;
11155     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11156       if (Mask[i] >= 2*e)
11157         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11158       else {
11159         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11160             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
11161           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11162         else
11163           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
11164         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11165       }
11166     }
11167     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11168     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11169     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11170     LHS = SVI.getOperand(0);
11171     RHS = SVI.getOperand(1);
11172     MadeChange = true;
11173   }
11174   
11175   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11176   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11177     
11178   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11179     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11180     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11181     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11182       
11183     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11184     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11185   }
11186
11187   // Eliminate identity shuffles.
11188   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11189   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11190   
11191   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11192   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11193   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11194   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11195   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11196   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11197   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11198   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11199   // (splat(splat)) -> splat.
11200   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11201     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11202       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11203
11204       std::vector<unsigned> NewMask;
11205       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11206         if (Mask[i] >= 2*e)
11207           NewMask.push_back(2*e);
11208         else
11209           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11210       
11211       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11212       // the replacement.
11213       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11214         std::vector<Constant*> Elts;
11215         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11216           if (NewMask[i] >= e*2) {
11217             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11218           } else {
11219             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11220           }
11221         }
11222         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11223                                      LHSSVI->getOperand(1),
11224                                      ConstantVector::get(Elts));
11225       }
11226     }
11227   }
11228
11229   return MadeChange ? &SVI : 0;
11230 }
11231
11232
11233
11234
11235 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11236 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11237 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11238 /// end of its block.
11239 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11240   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11241
11242   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11243   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11244     return false;
11245
11246   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11247   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11248         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11249     return false;
11250
11251   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11252   // the end of block that could change the value.
11253   if (I->mayReadFromMemory()) {
11254     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11255          Scan != E; ++Scan)
11256       if (Scan->mayWriteToMemory())
11257         return false;
11258   }
11259
11260   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
11261   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
11262
11263   I->moveBefore(InsertPos);
11264   ++NumSunkInst;
11265   return true;
11266 }
11267
11268
11269 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11270 /// all reachable code to the worklist.
11271 ///
11272 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11273 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11274 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11275 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11276 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11277 ///
11278 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11279                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11280                                        InstCombiner &IC,
11281                                        const TargetData *TD) {
11282   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
11283   Worklist.push_back(BB);
11284
11285   while (!Worklist.empty()) {
11286     BB = Worklist.back();
11287     Worklist.pop_back();
11288     
11289     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11290     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11291     
11292     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11293       Instruction *Inst = BBI++;
11294       
11295       // DCE instruction if trivially dead.
11296       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11297         ++NumDeadInst;
11298         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
11299         Inst->eraseFromParent();
11300         continue;
11301       }
11302       
11303       // ConstantProp instruction if trivially constant.
11304       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
11305         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
11306         Inst->replaceAllUsesWith(C);
11307         ++NumConstProp;
11308         Inst->eraseFromParent();
11309         continue;
11310       }
11311      
11312       IC.AddToWorkList(Inst);
11313     }
11314
11315     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
11316     // constant, only visit the reachable successor.
11317     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
11318     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
11319       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
11320         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
11321         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
11322         Worklist.push_back(ReachableBB);
11323         continue;
11324       }
11325     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
11326       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
11327         // See if this is an explicit destination.
11328         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11329           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
11330             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
11331             Worklist.push_back(ReachableBB);
11332             continue;
11333           }
11334         
11335         // Otherwise it is the default destination.
11336         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
11337         continue;
11338       }
11339     }
11340     
11341     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
11342       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
11343   }
11344 }
11345
11346 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
11347   bool Changed = false;
11348   TD = &getAnalysis<TargetData>();
11349   
11350   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
11351              << F.getNameStr() << "\n");
11352
11353   {
11354     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
11355     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
11356     // track of which blocks we visit.
11357     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
11358     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
11359
11360     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
11361     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
11362     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
11363     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
11364       if (!Visited.count(BB)) {
11365         Instruction *Term = BB->getTerminator();
11366         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
11367           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
11368
11369           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11370           ++NumDeadInst;
11371
11372           if (!I->use_empty())
11373             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
11374           I->eraseFromParent();
11375         }
11376       }
11377   }
11378
11379   while (!Worklist.empty()) {
11380     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
11381     if (I == 0) continue;  // skip null values.
11382
11383     // Check to see if we can DCE the instruction.
11384     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11385       // Add operands to the worklist.
11386       if (I->getNumOperands() < 4)
11387         AddUsesToWorkList(*I);
11388       ++NumDeadInst;
11389
11390       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
11391
11392       I->eraseFromParent();
11393       RemoveFromWorkList(I);
11394       continue;
11395     }
11396
11397     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
11398     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
11399       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
11400
11401       // Add operands to the worklist.
11402       AddUsesToWorkList(*I);
11403       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
11404
11405       ++NumConstProp;
11406       I->eraseFromParent();
11407       RemoveFromWorkList(I);
11408       continue;
11409     }
11410
11411     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
11412     // FIXME: Remove GetResultInst test when first class support for aggregates
11413     // is implemented.
11414     if (I->hasOneUse() && !isa<GetResultInst>(I)) {
11415       BasicBlock *BB = I->getParent();
11416       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
11417       if (UserParent != BB) {
11418         bool UserIsSuccessor = false;
11419         // See if the user is one of our successors.
11420         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
11421           if (*SI == UserParent) {
11422             UserIsSuccessor = true;
11423             break;
11424           }
11425
11426         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
11427         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
11428         // otherwise), we can keep going.
11429         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
11430             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
11431           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
11432           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
11433       }
11434     }
11435
11436     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
11437 #ifndef NDEBUG
11438     std::string OrigI;
11439 #endif
11440     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
11441     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
11442       ++NumCombined;
11443       // Should we replace the old instruction with a new one?
11444       if (Result != I) {
11445         DOUT << "IC: Old = " << *I
11446              << "    New = " << *Result;
11447
11448         // Everything uses the new instruction now.
11449         I->replaceAllUsesWith(Result);
11450
11451         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
11452         AddToWorkList(Result);
11453         AddUsersToWorkList(*Result);
11454
11455         // Move the name to the new instruction first.
11456         Result->takeName(I);
11457
11458         // Insert the new instruction into the basic block...
11459         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
11460         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
11461
11462         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
11463           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
11464             ++InsertPos;
11465
11466         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
11467
11468         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
11469         // use counts.
11470         AddUsesToWorkList(*I);
11471
11472         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
11473         // we do not process an instruction that has been deleted.
11474         RemoveFromWorkList(I);
11475
11476         // Erase the old instruction.
11477         InstParent->getInstList().erase(I);
11478       } else {
11479 #ifndef NDEBUG
11480         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
11481              << "    New = " << *I;
11482 #endif
11483
11484         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
11485         // if so, remove it.
11486         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
11487           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
11488           // use counts.
11489           AddUsesToWorkList(*I);
11490
11491           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
11492           // occurrences of this instruction.
11493           RemoveFromWorkList(I);
11494           I->eraseFromParent();
11495         } else {
11496           AddToWorkList(I);
11497           AddUsersToWorkList(*I);
11498         }
11499       }
11500       Changed = true;
11501     }
11502   }
11503
11504   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
11505     
11506   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
11507   WorklistMap.clear();
11508   return Changed;
11509 }
11510
11511
11512 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
11513   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
11514   
11515   bool EverMadeChange = false;
11516
11517   // Iterate while there is work to do.
11518   unsigned Iteration = 0;
11519   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
11520     EverMadeChange = true;
11521   return EverMadeChange;
11522 }
11523
11524 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
11525   return new InstCombiner();
11526 }
11527