bc9558e8db140284a4fdb3deac598f92ae2185cf
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 // 
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 // 
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
12 // simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add int 1, %X
16 //    %Z = add int 1, %Y
17 // into:
18 //    %Z = add int 2, %X
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All SetCC instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //    N. This list is incomplete
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
37 #include "llvm/Instructions.h"
38 #include "llvm/Pass.h"
39 #include "llvm/Constants.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Target/TargetData.h"
43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
45 #include "llvm/Support/InstIterator.h"
46 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "Support/Statistic.h"
49 #include <algorithm>
50 using namespace llvm;
51
52 namespace {
53   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
54   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
55   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
56
57   class InstCombiner : public FunctionPass,
58                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
59     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
60     std::vector<Instruction*> WorkList;
61     TargetData *TD;
62
63     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
64       // The instruction was simplified, add all users of the instruction to
65       // the work lists because they might get more simplified now...
66       //
67       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
68            UI != UE; ++UI)
69         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
70     }
71
72     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
73     void removeFromWorkList(Instruction *I);
74   public:
75     virtual bool runOnFunction(Function &F);
76
77     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
78       AU.addRequired<TargetData>();
79       AU.setPreservesCFG();
80     }
81
82     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
83     // instruction types.  The semantics are as follows:
84     // Return Value:
85     //    null        - No change was made
86     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
87     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
88     //   
89     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
90     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
91     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
92     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
93     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
94     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
95     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
96     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
97     Instruction *visitSetCondInst(BinaryOperator &I);
98     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
99     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
100     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
101     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
102     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
103     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
104     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
105     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
106     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
107     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
108
109     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
110     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
111
112   private:
113     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
114     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
115
116     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
117     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
118     //
119     void InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
120       assert(New && New->getParent() == 0 &&
121              "New instruction already inserted into a basic block!");
122       BasicBlock *BB = Old.getParent();
123       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
124       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
125     }
126
127   public:
128     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
129     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
130     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
131     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
132     // modified.
133     //
134     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
135       AddUsesToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
136       I.replaceAllUsesWith(V);
137       return &I;
138     }
139   private:
140     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
141     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
142     /// casts that are known to not do anything...
143     ///
144     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
145                                    Instruction *InsertBefore);
146
147     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
148     // operators...
149     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
150
151     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
152                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
153   };
154
155   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
156 }
157
158 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
159 //   0 -> Constant, 1 -> Other, 2 -> Argument, 2 -> Unary, 3 -> OtherInst
160 static unsigned getComplexity(Value *V) {
161   if (isa<Instruction>(V)) {
162     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
163       return 2;
164     return 3;
165   }
166   if (isa<Argument>(V)) return 2;
167   return isa<Constant>(V) ? 0 : 1;
168 }
169
170 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
171 // it.
172 static bool isOnlyUse(Value *V) {
173   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
174 }
175
176 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
177 // operators:
178 //
179 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
180 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
181 //     binary operators.
182 //
183 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
184 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
185 //
186 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
187   bool Changed = false;
188   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
189     Changed = !I.swapOperands();
190   
191   if (!I.isAssociative()) return Changed;
192   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
193   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
194     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
195       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
196         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
197                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
198                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
199         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
200         I.setOperand(1, Folded);
201         return true;
202       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
203         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
204             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
205           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
206           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
207
208           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
209           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
210           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
211                                                     Op1->getOperand(0),
212                                                     Op1->getName(), &I);
213           WorkList.push_back(New);
214           I.setOperand(0, New);
215           I.setOperand(1, Folded);
216           return true;
217         }      
218     }
219   return Changed;
220 }
221
222 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
223 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
224 //
225 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
226   if (BinaryOperator::isNeg(V))
227     return BinaryOperator::getNegArgument(cast<BinaryOperator>(V));
228
229   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded...
230   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
231     return ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
232                              Constant::getNullValue(V->getType()), C);
233   return 0;
234 }
235
236 static Constant *NotConstant(Constant *C) {
237   return ConstantExpr::get(Instruction::Xor, C,
238                            ConstantIntegral::getAllOnesValue(C->getType()));
239 }
240
241 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
242   if (BinaryOperator::isNot(V))
243     return BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(V));
244
245   // Constants can be considered to be not'ed values...
246   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
247     return NotConstant(C);
248   return 0;
249 }
250
251 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
252 // other computations (because it has a constant operand), return the
253 // non-constant operand of the multiply.
254 //
255 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V) {
256   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
257     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
258       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
259         if (isa<Constant>(I->getOperand(1)))
260           return I->getOperand(0);
261   return 0;
262 }
263
264 // dyn_castMaskingAnd - If this value is an And instruction masking a value with
265 // a constant, return the constant being anded with.
266 //
267 template<class ValueType>
268 static inline Constant *dyn_castMaskingAnd(ValueType *V) {
269   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
270     if (I->getOpcode() == Instruction::And)
271       return dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1));
272
273   // If this is a constant, it acts just like we were masking with it.
274   return dyn_cast<Constant>(V);
275 }
276
277 // Log2 - Calculate the log base 2 for the specified value if it is exactly a
278 // power of 2.
279 static unsigned Log2(uint64_t Val) {
280   assert(Val > 1 && "Values 0 and 1 should be handled elsewhere!");
281   unsigned Count = 0;
282   while (Val != 1) {
283     if (Val & 1) return 0;    // Multiple bits set?
284     Val >>= 1;
285     ++Count;
286   }
287   return Count;
288 }
289
290
291 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
292 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
293 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
294 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
295 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
296 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
297 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
298 ///
299 template<typename Functor>
300 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
301   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
302   Value *LHS = Root.getOperand(0);
303
304   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
305   if (F.shouldApply(LHS))
306     return F.apply(Root);
307
308   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
309   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
310   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
311     // Should we apply this transform to the RHS?
312     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
313
314     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
315     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
316       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
317       ShouldApply = true;
318     }
319
320     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
321     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
322     if (ShouldApply) {
323       BasicBlock *BB = Root.getParent();
324       // All of the instructions have a single use and have no side-effects,
325       // because of this, we can pull them all into the current basic block.
326       if (LHSI->getParent() != BB) {
327         // Move all of the instructions from root to LHSI into the current
328         // block.
329         Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
330         Instruction *LastUse = &Root;
331         while (TmpLHSI->getParent() == BB) {
332           LastUse = TmpLHSI;
333           TmpLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
334         }
335         
336         // Loop over all of the instructions in other blocks, moving them into
337         // the current one.
338         Value *TmpLHS = TmpLHSI;
339         do {
340           TmpLHSI = cast<Instruction>(TmpLHS);
341           // Remove from current block...
342           TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
343           // Insert before the last instruction...
344           BB->getInstList().insert(LastUse, TmpLHSI);
345           TmpLHS = TmpLHSI->getOperand(0);
346         } while (TmpLHSI != LHSI);
347       }
348       
349       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
350       // and perform the reassociation.
351       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
352
353       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
354       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
355
356       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
357       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
358       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
359       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
360       BB->getInstList().remove(&Root);           // Remove root from the BB
361       BB->getInstList().insert(TmpLHSI, &Root);  // Insert root before TmpLHSI
362
363       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
364       // get to LHSI.
365       while (TmpLHSI != LHSI) {
366         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
367         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
368         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
369         TmpLHSI = NextLHSI;
370         ExtraOperand = NextOp;
371       }
372       
373       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
374       // the transformation...
375       return F.apply(Root);
376     }
377     
378     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
379   }
380   return 0;
381 }
382
383
384 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
385 struct AddRHS {
386   Value *RHS;
387   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
388   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
389   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
390     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
391                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
392   }
393 };
394
395 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
396 //                 iff C1&C2 == 0
397 struct AddMaskingAnd {
398   Constant *C2;
399   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
400   bool shouldApply(Value *LHS) const {
401     if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(LHS))
402       return ConstantExpr::get(Instruction::And, C1, C2)->isNullValue();
403     return false;
404   }
405   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
406     return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Add.getOperand(0),
407                                   Add.getOperand(1));
408   }
409 };
410
411
412
413 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
414   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
415   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
416
417   // X + 0 --> X
418   if (RHS == Constant::getNullValue(I.getType()))
419     return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
420
421   // X + X --> X << 1
422   if (I.getType()->isInteger())
423     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
424
425   // -A + B  -->  B - A
426   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
427     return BinaryOperator::create(Instruction::Sub, RHS, V);
428
429   // A + -B  -->  A - B
430   if (!isa<Constant>(RHS))
431     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
432       return BinaryOperator::create(Instruction::Sub, LHS, V);
433
434   // X*C + X --> X * (C+1)
435   if (dyn_castFoldableMul(LHS) == RHS) {
436     Constant *CP1 =
437       ConstantExpr::get(Instruction::Add, 
438                         cast<Constant>(cast<Instruction>(LHS)->getOperand(1)),
439                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
440     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, RHS, CP1);
441   }
442
443   // X + X*C --> X * (C+1)
444   if (dyn_castFoldableMul(RHS) == LHS) {
445     Constant *CP1 =
446       ConstantExpr::get(Instruction::Add,
447                         cast<Constant>(cast<Instruction>(RHS)->getOperand(1)),
448                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
449     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, LHS, CP1);
450   }
451
452   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
453   if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(RHS))
454     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
455
456   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
457     if (Instruction *ILHS = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
458       switch (ILHS->getOpcode()) {
459       case Instruction::Xor:
460         // ~X + C --> (C-1) - X
461         if (ConstantInt *XorRHS = dyn_cast<ConstantInt>(ILHS->getOperand(1)))
462           if (XorRHS->isAllOnesValue())
463             return BinaryOperator::create(Instruction::Sub,
464                                           ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
465                                     CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
466                                           ILHS->getOperand(0));
467         break;
468       default: break;
469       }
470     }
471   }
472
473   return Changed ? &I : 0;
474 }
475
476 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
477 // highest order bit set.
478 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
479   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSize()*8;
480   return (CI->getRawValue() & ~(-1LL << NumBits)) == (1ULL << (NumBits-1));
481 }
482
483 static unsigned getTypeSizeInBits(const Type *Ty) {
484   return Ty == Type::BoolTy ? 1 : Ty->getPrimitiveSize()*8;
485 }
486
487 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
488   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
489
490   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
491     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
492
493   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
494   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
495     return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, V);
496
497   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
498     // Replace (-1 - A) with (~A)...
499     if (C->isAllOnesValue())
500       return BinaryOperator::createNot(Op1);
501
502     // C - ~X == X + (1+C)
503     if (BinaryOperator::isNot(Op1))
504       return BinaryOperator::create(Instruction::Add,
505                BinaryOperator::getNotArgument(cast<BinaryOperator>(Op1)),
506                     ConstantExpr::get(Instruction::Add, C,
507                                       ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
508   }
509
510   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
511     if (Op1I->hasOneUse()) {
512       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
513       // is not used by anyone else...
514       //
515       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
516         // Swap the two operands of the subexpr...
517         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
518         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
519         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
520         
521         // Create the new top level add instruction...
522         return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0, Op1);
523       }
524
525       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
526       //
527       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
528           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
529         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
530
531         Instruction *NewNot = BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not", &I);
532         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0, NewNot);
533       }
534
535       // X - X*C --> X * (1-C)
536       if (dyn_castFoldableMul(Op1I) == Op0) {
537         Constant *CP1 =
538           ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
539                             ConstantInt::get(I.getType(), 1),
540                          cast<Constant>(cast<Instruction>(Op1)->getOperand(1)));
541         assert(CP1 && "Couldn't constant fold 1-C?");
542         return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op0, CP1);
543       }
544     }
545
546   // X*C - X --> X * (C-1)
547   if (dyn_castFoldableMul(Op0) == Op1) {
548     Constant *CP1 =
549       ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
550                         cast<Constant>(cast<Instruction>(Op0)->getOperand(1)),
551                         ConstantInt::get(I.getType(), 1));
552     assert(CP1 && "Couldn't constant fold C - 1?");
553     return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op1, CP1);
554   }
555
556   return 0;
557 }
558
559 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
560   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
561   Value *Op0 = I.getOperand(0);
562
563   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
564   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
565     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
566
567       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
568       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
569         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
570           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
571             return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, SI->getOperand(0),
572                                  ConstantExpr::get(Instruction::Shl, CI, ShOp));
573       
574       if (CI->isNullValue())
575         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
576       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
577         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
578       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
579         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
580
581       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
582       if (uint64_t C = Log2(Val))            // Replace X*(2^C) with X << C
583         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
584                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
585     } else {
586       ConstantFP *Op1F = cast<ConstantFP>(Op1);
587       if (Op1F->isNullValue())
588         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
589
590       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
591       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
592       if (Op1F->getValue() == 1.0)
593         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
594     }
595   }
596
597   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
598     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
599       return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, Op0v, Op1v);
600
601   return Changed ? &I : 0;
602 }
603
604 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
605   // div X, 1 == X
606   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
607     if (RHS->equalsInt(1))
608       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
609
610     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
611     // if so, convert to a right shift.
612     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
613       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
614         if (uint64_t C = Log2(Val))
615           return new ShiftInst(Instruction::Shr, I.getOperand(0),
616                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
617   }
618
619   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
620   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
621     if (LHS->equalsInt(0))
622       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
623
624   return 0;
625 }
626
627
628 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
629   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(1))) {
630     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
631       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
632
633     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
634     // if so, convert to a bitwise and.
635     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
636       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
637         if (Log2(Val))
638           return BinaryOperator::create(Instruction::And, I.getOperand(0),
639                                         ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
640   }
641
642   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
643   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0)))
644     if (LHS->equalsInt(0))
645       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
646
647   return 0;
648 }
649
650 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
651 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
652   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
653     // Calculate -1 casted to the right type...
654     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
655     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
656     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
657     return CU->getValue() == Val-1;
658   }
659
660   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
661   
662   // Calculate 0111111111..11111
663   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
664   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
665   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
666   return CS->getValue() == Val-1;
667 }
668
669 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
670 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
671   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
672     return CU->getValue() == 1;
673
674   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
675   
676   // Calculate 1111111111000000000000 
677   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSize()*8;
678   int64_t Val = -1;                    // All ones
679   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
680   return CS->getValue() == Val+1;
681 }
682
683 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
684 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
685 ///
686 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
687 ///
688 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
689 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
690 /// if A < B.
691 ///
692 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
693   switch (SCI->getOpcode()) {
694     // False -> 0
695   case Instruction::SetGT: return 1;
696   case Instruction::SetEQ: return 2;
697   case Instruction::SetGE: return 3;
698   case Instruction::SetLT: return 4;
699   case Instruction::SetNE: return 5;
700   case Instruction::SetLE: return 6;
701     // True -> 7
702   default:
703     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
704     return 0;
705   }
706 }
707
708 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
709 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
710 /// SetCC instruction.
711 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
712   switch (Opcode) {
713   case 0: return ConstantBool::False;
714   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
715   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
716   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
717   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
718   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
719   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
720   case 7: return ConstantBool::True;
721   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
722   }
723 }
724
725 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
726 struct FoldSetCCLogical {
727   InstCombiner &IC;
728   Value *LHS, *RHS;
729   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
730     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
731   bool shouldApply(Value *V) const {
732     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
733       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
734               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
735     return false;
736   }
737   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
738     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
739     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
740       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
741       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
742     }
743
744     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
745     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
746     unsigned Code;
747     switch (Log.getOpcode()) {
748     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
749     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
750     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
751     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
752     }
753
754     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
755     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
756       return I;
757     // Otherwise, it's a constant boolean value...
758     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
759   }
760 };
761
762
763 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
764 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
765 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
766 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
767                                     ConstantIntegral *OpRHS,
768                                     ConstantIntegral *AndRHS,
769                                     BinaryOperator &TheAnd) {
770   Value *X = Op->getOperand(0);
771   Constant *Together = 0;
772   if (!isa<ShiftInst>(Op))
773     Together = ConstantExpr::get(Instruction::And, AndRHS, OpRHS);
774
775   switch (Op->getOpcode()) {
776   case Instruction::Xor:
777     if (Together->isNullValue()) {
778       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) iff (C1&C2) == 0
779       return BinaryOperator::create(Instruction::And, X, AndRHS);
780     } else if (Op->hasOneUse()) {
781       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
782       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
783       Instruction *And = BinaryOperator::create(Instruction::And,
784                                                 X, AndRHS, OpName);
785       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
786       return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, And, Together);
787     }
788     break;
789   case Instruction::Or:
790     // (X | C1) & C2 --> X & C2 iff C1 & C1 == 0
791     if (Together->isNullValue())
792       return BinaryOperator::create(Instruction::And, X, AndRHS);
793     else {
794       if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
795         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
796       
797       if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
798         // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
799         std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
800         Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or, X,
801                                                  Together, Op0Name);
802         InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
803         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Or, AndRHS);
804       }
805     }
806     break;
807   case Instruction::Add:
808     if (Op->hasOneUse()) {
809       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
810       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
811       // single bit constant.
812       unsigned long long AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
813
814       // Clear bits that are not part of the constant.
815       AndRHSV &= (1ULL << AndRHS->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
816
817       // If there is only one bit set...
818       if ((AndRHSV & (AndRHSV-1)) == 0) {
819         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
820         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
821         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
822         unsigned long long AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
823             
824         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
825         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
826           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
827           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
828           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
829           // no effect.
830           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
831             TheAnd.setOperand(0, X);
832             return &TheAnd;
833           } else {
834             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
835             // Pull the XOR out of the AND.
836             Instruction *NewAnd =
837               BinaryOperator::create(Instruction::And, X, AndRHS, Name);
838             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
839             return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, NewAnd, AndRHS);
840           }
841         }
842       }
843     }
844     break;
845
846   case Instruction::Shl: {
847     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
848     // the anded constant includes them, clear them now!
849     //
850     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
851     Constant *CI = ConstantExpr::get(Instruction::And, AndRHS,
852                             ConstantExpr::get(Instruction::Shl, AllOne, OpRHS));
853     if (CI != AndRHS) {
854       TheAnd.setOperand(1, CI);
855       return &TheAnd;
856     }
857     break;
858   } 
859   case Instruction::Shr:
860     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
861     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
862     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
863     //
864     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
865       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
866       Constant *CI = ConstantExpr::get(Instruction::And, AndRHS,
867                             ConstantExpr::get(Instruction::Shr, AllOne, OpRHS));
868       if (CI != AndRHS) {
869         TheAnd.setOperand(1, CI);
870         return &TheAnd;
871       }
872     }
873     break;
874   }
875   return 0;
876 }
877
878
879 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
880   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
881   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
882
883   // and X, X = X   and X, 0 == 0
884   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
885     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
886
887   // and X, -1 == X
888   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
889     if (RHS->isAllOnesValue())
890       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
891
892     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
893     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
894       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
895       Value *X = Op0I->getOperand(0);
896       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
897         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, RHS, I))
898           return Res;
899     }
900   }
901
902   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
903   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
904
905   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - Demorgan's Law
906   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
907     Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0NotVal,
908                                              Op1NotVal,I.getName()+".demorgan");
909     InsertNewInstBefore(Or, I);
910     return BinaryOperator::createNot(Or);
911   }
912
913   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
914     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
915
916   // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
917   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
918     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
919       return R;
920
921   return Changed ? &I : 0;
922 }
923
924
925
926 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
927   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
928   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
929
930   // or X, X = X   or X, 0 == X
931   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
932     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
933
934   // or X, -1 == -1
935   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
936     if (RHS->isAllOnesValue())
937       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
938
939     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
940       // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
941       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && isOnlyUse(Op0))
942         if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
943           std::string Op0Name = Op0I->getName(); Op0I->setName("");
944           Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or,
945                                                    Op0I->getOperand(0), RHS,
946                                                    Op0Name);
947           InsertNewInstBefore(Or, I);
948           return BinaryOperator::create(Instruction::And, Or,
949                              ConstantExpr::get(Instruction::Or, RHS, Op0CI));
950         }
951
952       // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
953       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor && isOnlyUse(Op0))
954         if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
955           std::string Op0Name = Op0I->getName(); Op0I->setName("");
956           Instruction *Or = BinaryOperator::create(Instruction::Or,
957                                                    Op0I->getOperand(0), RHS,
958                                                    Op0Name);
959           InsertNewInstBefore(Or, I);
960           return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Or,
961                             ConstantExpr::get(Instruction::And, Op0CI,
962                                               NotConstant(RHS)));
963         }
964     }
965   }
966
967   // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
968   if (Instruction *LHS = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
969     if (Instruction *RHS = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
970       if (LHS->getOperand(0) == RHS->getOperand(0))
971         if (Constant *C0 = dyn_castMaskingAnd(LHS))
972           if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(RHS))
973             return BinaryOperator::create(Instruction::And, LHS->getOperand(0),
974                                     ConstantExpr::get(Instruction::Or, C0, C1));
975
976   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
977   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
978
979   if (Op1 == Op0NotVal)   // ~A | A == -1
980     return ReplaceInstUsesWith(I, 
981                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
982
983   if (Op0 == Op1NotVal)   // A | ~A == -1
984     return ReplaceInstUsesWith(I, 
985                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
986
987   // (~A | ~B) == (~(A & B)) - Demorgan's Law
988   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
989     Instruction *And = BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0NotVal,
990                                               Op1NotVal,I.getName()+".demorgan",
991                                               &I);
992     WorkList.push_back(And);
993     return BinaryOperator::createNot(And);
994   }
995
996   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
997   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
998     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
999       return R;
1000
1001   return Changed ? &I : 0;
1002 }
1003
1004
1005
1006 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
1007   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1008   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1009
1010   // xor X, X = 0
1011   if (Op0 == Op1)
1012     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1013
1014   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1015     // xor X, 0 == X
1016     if (RHS->isNullValue())
1017       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1018
1019     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1020       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
1021       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
1022         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
1023           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
1024                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
1025
1026       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
1027       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
1028         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
1029           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
1030                              Constant::getNullValue(Op0I0C->getType()), Op0I0C);
1031           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::get(Instruction::Sub, NegOp0I0C,
1032                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
1033           return BinaryOperator::create(Instruction::Add, Op0I->getOperand(1),
1034                                         ConstantRHS);
1035         }
1036           
1037       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1038         switch (Op0I->getOpcode()) {
1039         case Instruction::Add:
1040           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
1041           if (RHS->isAllOnesValue()) {
1042             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::get(Instruction::Sub,
1043                                Constant::getNullValue(Op0CI->getType()), Op0CI);
1044             return BinaryOperator::create(Instruction::Sub,
1045                            ConstantExpr::get(Instruction::Sub, NegOp0CI,
1046                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
1047                                           Op0I->getOperand(0));
1048           }
1049           break;
1050         case Instruction::And:
1051           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
1052           if (ConstantExpr::get(Instruction::And, RHS, Op0CI)->isNullValue())
1053             return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0, RHS);
1054           break;
1055         case Instruction::Or:
1056           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1057           if (ConstantExpr::get(Instruction::And, RHS, Op0CI) == RHS)
1058             return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0,
1059                                           NotConstant(RHS));
1060           break;
1061         default: break;
1062         }
1063     }
1064   }
1065
1066   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
1067     if (X == Op1)
1068       return ReplaceInstUsesWith(I,
1069                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1070
1071   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
1072     if (X == Op0)
1073       return ReplaceInstUsesWith(I,
1074                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1075
1076   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
1077     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or)
1078       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
1079         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
1080         I.swapOperands();
1081         std::swap(Op0, Op1);
1082       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
1083         I.swapOperands();
1084         std::swap(Op0, Op1);
1085       }
1086
1087   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1088     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
1089       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
1090         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
1091       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
1092         Value *NotB = BinaryOperator::createNot(Op1, Op1->getName()+".not", &I);
1093         WorkList.push_back(cast<Instruction>(NotB));
1094         return BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0I->getOperand(0),
1095                                       NotB);
1096       }
1097     }
1098
1099   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1^C2 == 0
1100   if (Constant *C1 = dyn_castMaskingAnd(Op0))
1101     if (Constant *C2 = dyn_castMaskingAnd(Op1))
1102       if (ConstantExpr::get(Instruction::And, C1, C2)->isNullValue())
1103         return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Op0, Op1);
1104
1105   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1106   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
1107     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1108       return R;
1109
1110   return Changed ? &I : 0;
1111 }
1112
1113 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
1114 static Constant *AddOne(ConstantInt *C) {
1115   Constant *Result = ConstantExpr::get(Instruction::Add, C,
1116                                        ConstantInt::get(C->getType(), 1));
1117   assert(Result && "Constant folding integer addition failed!");
1118   return Result;
1119 }
1120 static Constant *SubOne(ConstantInt *C) {
1121   Constant *Result = ConstantExpr::get(Instruction::Sub, C,
1122                                        ConstantInt::get(C->getType(), 1));
1123   assert(Result && "Constant folding integer addition failed!");
1124   return Result;
1125 }
1126
1127 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
1128 // true when both operands are equal...
1129 //
1130 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
1131   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1132          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
1133          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
1134 }
1135
1136 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(BinaryOperator &I) {
1137   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1138   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1139   const Type *Ty = Op0->getType();
1140
1141   // setcc X, X
1142   if (Op0 == Op1)
1143     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
1144
1145   // setcc <global/alloca*>, 0 - Global/Stack value addresses are never null!
1146   if (isa<ConstantPointerNull>(Op1) && 
1147       (isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0)))
1148     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
1149
1150
1151   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
1152   if (Ty == Type::BoolTy) {
1153     // If this is <, >, or !=, we can change this into a simple xor instruction
1154     if (!isTrueWhenEqual(I))
1155       return BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Op0, Op1);
1156
1157     // Otherwise we need to make a temporary intermediate instruction and insert
1158     // it into the instruction stream.  This is what we are after:
1159     //
1160     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
1161     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
1162     //  setge bool %A, %B -> A | ~B
1163     //
1164     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ) {  // seteq case
1165       Instruction *Xor = BinaryOperator::create(Instruction::Xor, Op0, Op1,
1166                                                 I.getName()+"tmp");
1167       InsertNewInstBefore(Xor, I);
1168       return BinaryOperator::createNot(Xor);
1169     }
1170
1171     // Handle the setXe cases...
1172     assert(I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
1173            I.getOpcode() == Instruction::SetLE);
1174
1175     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
1176       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
1177
1178     // Now we just have the SetLE case.
1179     Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
1180     InsertNewInstBefore(Not, I);
1181     return BinaryOperator::create(Instruction::Or, Not, Op1);
1182   }
1183
1184   // Check to see if we are doing one of many comparisons against constant
1185   // integers at the end of their ranges...
1186   //
1187   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1188     // Simplify seteq and setne instructions...
1189     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1190         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
1191       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
1192
1193       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
1194       // operand is a constant, simplify a bit.
1195       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
1196         switch (BO->getOpcode()) {
1197         case Instruction::Add:
1198           if (CI->isNullValue()) {
1199             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
1200             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
1201             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
1202             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
1203               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
1204             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
1205               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
1206             else if (BO->hasOneUse()) {
1207               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
1208               BO->setName("");
1209               InsertNewInstBefore(Neg, I);
1210               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
1211             }
1212           }
1213           break;
1214         case Instruction::Xor:
1215           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
1216           // the explicit xor.
1217           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
1218             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
1219                                   ConstantExpr::get(Instruction::Xor, CI, BOC));
1220
1221           // FALLTHROUGH
1222         case Instruction::Sub:
1223           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
1224           if (CI->isNullValue())
1225             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
1226                                    BO->getOperand(1));
1227           break;
1228
1229         case Instruction::Or:
1230           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
1231           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
1232           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
1233             Constant *NotCI = NotConstant(CI);
1234             if (!ConstantExpr::get(Instruction::And, BOC, NotCI)->isNullValue())
1235               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
1236           }
1237           break;
1238
1239         case Instruction::And:
1240           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
1241             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
1242             // comparison can never succeed!
1243             if (!ConstantExpr::get(Instruction::And, CI,
1244                                    NotConstant(BOC))->isNullValue())
1245               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
1246
1247             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
1248             // to be a signed value as appropriate.
1249             if (isSignBit(BOC)) {
1250               Value *X = BO->getOperand(0);
1251               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
1252               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
1253                 const Type *DestTy;
1254                 switch (BOC->getType()->getPrimitiveID()) {
1255                 case Type::UByteTyID:  DestTy = Type::SByteTy; break;
1256                 case Type::UShortTyID: DestTy = Type::ShortTy; break;
1257                 case Type::UIntTyID:   DestTy = Type::IntTy;   break;
1258                 case Type::ULongTyID:  DestTy = Type::LongTy;  break;
1259                 default: assert(0 && "Invalid unsigned integer type!"); abort();
1260                 }
1261                 CastInst *NewCI = new CastInst(X,DestTy,X->getName()+".signed");
1262                 InsertNewInstBefore(NewCI, I);
1263                 X = NewCI;
1264               }
1265               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
1266                                          Instruction::SetGE, X,
1267                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
1268             }
1269           }
1270         default: break;
1271         }
1272       }
1273     }
1274
1275     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
1276     if (CI->isMinValue()) {
1277       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
1278         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1279       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
1280         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1281       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
1282         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0, Op1);
1283       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
1284         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0, Op1);
1285
1286     } else if (CI->isMaxValue()) {
1287       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
1288         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1289       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
1290         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1291       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
1292         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0, Op1);
1293       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
1294         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0, Op1);
1295
1296       // Comparing against a value really close to min or max?
1297     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
1298       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
1299         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0, SubOne(CI));
1300       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
1301         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0, SubOne(CI));
1302
1303     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
1304       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
1305         return BinaryOperator::create(Instruction::SetEQ, Op0, AddOne(CI));
1306       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
1307         return BinaryOperator::create(Instruction::SetNE, Op0, AddOne(CI));
1308     }
1309   }
1310
1311   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
1312   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
1313   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1314     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
1315     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
1316         !isa<Argument>(Op1) &&
1317         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
1318          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
1319       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
1320       // operand, where it can often be eliminated completely.
1321       Op0 = CastOp0;
1322       
1323       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
1324       // well.
1325       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
1326         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
1327                                                                Op0->getType()))
1328           Op1 = CI2->getOperand(0);
1329       
1330       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
1331       if (Op1->getType() != Op0->getType())
1332         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
1333           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
1334         } else {
1335           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
1336           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
1337           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
1338         }
1339       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
1340     }
1341
1342     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
1343     // This comes up when you have code like
1344     //   int X = A < B;
1345     //   if (X) ...
1346     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
1347     // with a constant.
1348     if (ConstantInt *ConstantRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1349       const Type *SrcTy = CastOp0->getType();
1350       const Type *DestTy = Op0->getType();
1351       if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
1352           (SrcTy->isUnsigned() || SrcTy == Type::BoolTy)) {
1353         // Ok, we have an expansion of operand 0 into a new type.  Get the
1354         // constant value, masink off bits which are not set in the RHS.  These
1355         // could be set if the destination value is signed.
1356         uint64_t ConstVal = ConstantRHS->getRawValue();
1357         ConstVal &= (1ULL << DestTy->getPrimitiveSize()*8)-1;
1358
1359         // If the constant we are comparing it with has high bits set, which
1360         // don't exist in the original value, the values could never be equal,
1361         // because the source would be zero extended.
1362         unsigned SrcBits =
1363           SrcTy == Type::BoolTy ? 1 : SrcTy->getPrimitiveSize()*8;
1364         bool HasSignBit = ConstVal & (1ULL << (DestTy->getPrimitiveSize()*8-1));
1365         if (ConstVal & ~((1ULL << SrcBits)-1)) {
1366           switch (I.getOpcode()) {
1367           default: assert(0 && "Unknown comparison type!");
1368           case Instruction::SetEQ:
1369             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1370           case Instruction::SetNE:
1371             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1372           case Instruction::SetLT:
1373           case Instruction::SetLE:
1374             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
1375               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1376             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1377           case Instruction::SetGT:
1378           case Instruction::SetGE:
1379             if (DestTy->isSigned() && HasSignBit)
1380               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
1381             return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1382           }
1383         }
1384         
1385         // Otherwise, we can replace the setcc with a setcc of the smaller
1386         // operand value.
1387         Op1 = ConstantExpr::getCast(cast<Constant>(Op1), SrcTy);
1388         return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), CastOp0, Op1);
1389       }
1390     }
1391   }
1392   return Changed ? &I : 0;
1393 }
1394
1395
1396
1397 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
1398   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
1399   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1400   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
1401
1402   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
1403   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
1404   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
1405       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
1406     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1407
1408   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
1409   if (!isLeftShift)
1410     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
1411       if (CSI->isAllOnesValue())
1412         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
1413
1414   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
1415     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
1416     // of a signed value.
1417     //
1418     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSize()*8;
1419     if (CUI->getValue() >= TypeBits &&
1420         (!Op0->getType()->isSigned() || isLeftShift))
1421       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
1422
1423     // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
1424     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1425       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
1426         if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
1427           return BinaryOperator::create(Instruction::Mul, BO->getOperand(0),
1428                                 ConstantExpr::get(Instruction::Shl, BOOp, CUI));
1429     
1430
1431     // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
1432     // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
1433     if (Op0->hasOneUse())
1434       if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1435         if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
1436           bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
1437           bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
1438
1439           switch (Op0BO->getOpcode()) {
1440           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
1441           case Instruction::Or:
1442           case Instruction::Xor:
1443             highBitSet = false;
1444             break;
1445           case Instruction::And:
1446             highBitSet = true;
1447             break;
1448           }
1449
1450           // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
1451           // by the logical operation, do not perform the transformation.
1452           // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
1453           // the constant which would cause it to be modified for this
1454           // operation.
1455           //
1456           if (isValid && !isLeftShift && !I.getType()->isUnsigned()) {
1457             uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
1458             isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
1459           }
1460
1461           if (isValid) {
1462             Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, CUI);
1463
1464             Instruction *NewShift =
1465               new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), CUI,
1466                             Op0BO->getName());
1467             Op0BO->setName("");
1468             InsertNewInstBefore(NewShift, I);
1469
1470             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
1471                                           NewRHS);
1472           }
1473         }
1474
1475     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
1476     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
1477       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
1478                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
1479         unsigned ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getValue();
1480         unsigned ShiftAmt2 = CUI->getValue();
1481         
1482         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
1483         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
1484           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
1485           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
1486                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
1487         }
1488         
1489         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
1490         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
1491         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
1492         if (I.getType()->isUnsigned() || isLeftShift) {
1493           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
1494           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
1495           if (isLeftShift)
1496             C = ConstantExpr::get(Instruction::Shl, C, ShiftAmt1C);
1497           else
1498             C = ConstantExpr::get(Instruction::Shr, C, ShiftAmt1C);
1499           
1500           Instruction *Mask =
1501             BinaryOperator::create(Instruction::And, Op0SI->getOperand(0),
1502                                    C, Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
1503           InsertNewInstBefore(Mask, I);
1504           
1505           // Figure out what flavor of shift we should use...
1506           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
1507             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
1508           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
1509             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
1510                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
1511           } else {
1512             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
1513                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
1514           }
1515         }
1516       }
1517   }
1518
1519   return 0;
1520 }
1521
1522
1523 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
1524 // instruction.
1525 //
1526 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
1527                                           const Type *DstTy) {
1528
1529   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
1530   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example 
1531   // int->float->int would not be allowed)
1532   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
1533     return true;
1534
1535   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
1536   // change...
1537   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
1538     unsigned SrcSize = SrcTy->getPrimitiveSize();
1539     unsigned MidSize = MidTy->getPrimitiveSize();
1540     unsigned DstSize = DstTy->getPrimitiveSize();
1541
1542     // Cases where we are monotonically decreasing the size of the type are
1543     // always ok, regardless of what sign changes are going on.
1544     //
1545     if (SrcSize >= MidSize && MidSize >= DstSize)
1546       return true;
1547
1548     // Cases where the source and destination type are the same, but the middle
1549     // type is bigger are noops.
1550     //
1551     if (SrcSize == DstSize && MidSize > SrcSize)
1552       return true;
1553
1554     // If we are monotonically growing, things are more complex.
1555     //
1556     if (SrcSize <= MidSize && MidSize <= DstSize) {
1557       // We have eight combinations of signedness to worry about. Here's the
1558       // table:
1559       static const int SignTable[8] = {
1560         // CODE, SrcSigned, MidSigned, DstSigned, Comment
1561         1,     //   U          U          U       Always ok
1562         1,     //   U          U          S       Always ok
1563         3,     //   U          S          U       Ok iff SrcSize != MidSize
1564         3,     //   U          S          S       Ok iff SrcSize != MidSize
1565         0,     //   S          U          U       Never ok
1566         2,     //   S          U          S       Ok iff MidSize == DstSize
1567         1,     //   S          S          U       Always ok
1568         1,     //   S          S          S       Always ok
1569       };
1570
1571       // Choose an action based on the current entry of the signtable that this
1572       // cast of cast refers to...
1573       unsigned Row = SrcTy->isSigned()*4+MidTy->isSigned()*2+DstTy->isSigned();
1574       switch (SignTable[Row]) {
1575       case 0: return false;              // Never ok
1576       case 1: return true;               // Always ok
1577       case 2: return MidSize == DstSize; // Ok iff MidSize == DstSize
1578       case 3:                            // Ok iff SrcSize != MidSize
1579         return SrcSize != MidSize || SrcTy == Type::BoolTy;
1580       default: assert(0 && "Bad entry in sign table!");
1581       }
1582     }
1583   }
1584
1585   // Otherwise, we cannot succeed.  Specifically we do not want to allow things
1586   // like:  short -> ushort -> uint, because this can create wrong results if
1587   // the input short is negative!
1588   //
1589   return false;
1590 }
1591
1592 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty) {
1593   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
1594   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
1595     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty))
1596       return false;
1597   return true;
1598 }
1599
1600 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
1601 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
1602 /// casts that are known to not do anything...
1603 ///
1604 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
1605                                              Instruction *InsertBefore) {
1606   if (V->getType() == DestTy) return V;
1607   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
1608     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
1609
1610   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
1611   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
1612   return CI;
1613 }
1614
1615 // CastInst simplification
1616 //
1617 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
1618   Value *Src = CI.getOperand(0);
1619
1620   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
1621   // instruction...
1622   if (CI.getType() == Src->getType())
1623     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
1624
1625   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
1626   // one!
1627   //
1628   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {
1629     if (isEliminableCastOfCast(CSrc->getOperand(0)->getType(),
1630                                CSrc->getType(), CI.getType())) {
1631       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
1632       // has a good chance of making CSrc dead.
1633       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
1634       return &CI;
1635     }
1636
1637     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
1638     // to convert this into a logical 'and' instruction.
1639     //
1640     if (CSrc->getOperand(0)->getType() == CI.getType() &&
1641         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
1642         CI.getType()->isUnsigned() && CSrc->getType()->isUnsigned() &&
1643         CSrc->getType()->getPrimitiveSize() < CI.getType()->getPrimitiveSize()){
1644       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
1645              "Cannot have type bigger than ulong!");
1646       uint64_t AndValue = (1ULL << CSrc->getType()->getPrimitiveSize()*8)-1;
1647       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(CI.getType(), AndValue);
1648       return BinaryOperator::create(Instruction::And, CSrc->getOperand(0),
1649                                     AndOp);
1650     }
1651   }
1652
1653   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
1654   // this into a cast of the original pointer!
1655   //
1656   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
1657     bool AllZeroOperands = true;
1658     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
1659       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
1660           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
1661         AllZeroOperands = false;
1662         break;
1663       }
1664     if (AllZeroOperands) {
1665       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
1666       return &CI;
1667     }
1668   }
1669
1670   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
1671   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
1672   //
1673   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
1674     if (AI->hasOneUse() && !AI->isArrayAllocation())
1675       if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType())) {
1676         // Get the type really allocated and the type casted to...
1677         const Type *AllocElTy = AI->getAllocatedType();
1678         unsigned AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
1679         const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
1680         unsigned CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
1681
1682         // If the allocation is for an even multiple of the cast type size
1683         if (CastElTySize && (AllocElTySize % CastElTySize == 0)) {
1684           Value *Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 
1685                                          AllocElTySize/CastElTySize);
1686           std::string Name = AI->getName(); AI->setName("");
1687           AllocationInst *New;
1688           if (isa<MallocInst>(AI))
1689             New = new MallocInst(CastElTy, Amt, Name);
1690           else
1691             New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, Name);
1692           InsertNewInstBefore(New, CI);
1693           return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
1694         }
1695       }
1696
1697   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
1698   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
1699   // for now.
1700   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
1701     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
1702         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
1703       const Type *DestTy = CI.getType();
1704       unsigned SrcBitSize = getTypeSizeInBits(Src->getType());
1705       unsigned DestBitSize = getTypeSizeInBits(DestTy);
1706
1707       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
1708       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
1709
1710       switch (SrcI->getOpcode()) {
1711       case Instruction::Add:
1712       case Instruction::Mul:
1713       case Instruction::And:
1714       case Instruction::Or:
1715       case Instruction::Xor:
1716         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
1717         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
1718           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
1719           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
1720           // converting signedness, which is a noop.
1721           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy) ||
1722               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy)) {
1723             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
1724             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
1725             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
1726                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
1727           }
1728         }
1729         break;
1730       case Instruction::Shl:
1731         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
1732         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
1733         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
1734         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
1735         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
1736             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
1737           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
1738           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
1739         }
1740         break;
1741       }
1742     }
1743   
1744   return 0;
1745 }
1746
1747 // CallInst simplification
1748 //
1749 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
1750   return visitCallSite(&CI);
1751 }
1752
1753 // InvokeInst simplification
1754 //
1755 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
1756   return visitCallSite(&II);
1757 }
1758
1759 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
1760 // though a va_arg area...
1761 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
1762   switch (Ty->getPrimitiveID()) {
1763   case Type::SByteTyID:
1764   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
1765   case Type::UByteTyID:
1766   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
1767   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
1768   default:               return Ty;
1769   }
1770 }
1771
1772 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
1773 //
1774 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
1775   bool Changed = false;
1776
1777   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
1778   // to the arguments of the call/invoke.
1779   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
1780
1781   Value *Callee = CS.getCalledValue();
1782   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
1783   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
1784   if (FTy->isVarArg()) {
1785     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
1786     // the call.
1787     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
1788            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
1789       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
1790         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
1791         // area, we can eliminate the use of the cast.
1792         Value *Op = CI->getOperand(0);
1793         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
1794           *I = Op;
1795           Changed = true;
1796         }
1797       }
1798   }
1799   
1800   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
1801 }
1802
1803 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
1804 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
1805 //
1806 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
1807   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
1808   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
1809   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast ||
1810       !isa<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0)))
1811     return false;
1812   ConstantPointerRef *CPR = cast<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0));
1813   if (!isa<Function>(CPR->getValue())) return false;
1814   Function *Callee = cast<Function>(CPR->getValue());
1815   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
1816
1817   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
1818   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
1819   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
1820   //
1821   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
1822   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
1823
1824   // Check to see if we are changing the return type...
1825   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
1826     if (Callee->isExternal() &&
1827         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
1828         !Caller->use_empty())
1829       return false;   // Cannot transform this return value...
1830
1831     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
1832     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
1833     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
1834     // the critical edge).  Bail out in this case.
1835     if (!Caller->use_empty())
1836       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
1837         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
1838              UI != E; ++UI)
1839           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
1840             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
1841                 PN->getParent() == II->getExceptionalDest())
1842               return false;
1843   }
1844
1845   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
1846   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
1847                                     
1848   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
1849   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
1850     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
1851     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
1852     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;    
1853   }
1854
1855   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
1856       Callee->isExternal())
1857     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
1858
1859   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
1860   // inserting cast instructions as necessary...
1861   std::vector<Value*> Args;
1862   Args.reserve(NumActualArgs);
1863
1864   AI = CS.arg_begin();
1865   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
1866     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
1867     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
1868       Args.push_back(*AI);
1869     } else {
1870       Instruction *Cast = new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp");
1871       InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
1872       Args.push_back(Cast);
1873     }
1874   }
1875
1876   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
1877   // now...
1878   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
1879     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
1880
1881   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
1882   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
1883     if (!FT->isVarArg()) {
1884       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
1885                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
1886     } else {
1887       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
1888       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
1889         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
1890         if (PTy != (*AI)->getType()) {
1891           // Must promote to pass through va_arg area!
1892           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
1893           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
1894           Args.push_back(Cast);
1895         } else {
1896           Args.push_back(*AI);
1897         }
1898       }
1899     }
1900
1901   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
1902     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
1903
1904   Instruction *NC;
1905   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
1906     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getExceptionalDest(),
1907                         Args, Caller->getName(), Caller);
1908   } else {
1909     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
1910   }
1911
1912   // Insert a cast of the return type as necessary...
1913   Value *NV = NC;
1914   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
1915     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
1916       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
1917
1918       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
1919       // non-phi, instruction in the normal successor block.
1920       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
1921         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
1922         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
1923         InsertNewInstBefore(NC, *I);
1924       } else {
1925         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
1926         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
1927       }
1928       AddUsesToWorkList(*Caller);
1929     } else {
1930       NV = Constant::getNullValue(Caller->getType());
1931     }
1932   }
1933
1934   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
1935     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
1936   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
1937   removeFromWorkList(Caller);
1938   return true;
1939 }
1940
1941
1942
1943 // PHINode simplification
1944 //
1945 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
1946   if (Value *V = hasConstantValue(&PN))
1947     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
1948   return 0;
1949 }
1950
1951
1952 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
1953   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
1954   // If so, eliminate the noop.
1955   if ((GEP.getNumOperands() == 2 &&
1956        GEP.getOperand(1) == Constant::getNullValue(Type::LongTy)) ||
1957       GEP.getNumOperands() == 1)
1958     return ReplaceInstUsesWith(GEP, GEP.getOperand(0));
1959
1960   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
1961   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
1962   // getelementptr instructions into a single instruction.
1963   //
1964   if (GetElementPtrInst *Src = dyn_cast<GetElementPtrInst>(GEP.getOperand(0))) {
1965     std::vector<Value *> Indices;
1966   
1967     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
1968     if (Src->getNumOperands() == 2 && isa<Constant>(Src->getOperand(1)) &&
1969         isa<Constant>(GEP.getOperand(1))) {
1970       // Replace: gep (gep %P, long C1), long C2, ...
1971       // With:    gep %P, long (C1+C2), ...
1972       Value *Sum = ConstantExpr::get(Instruction::Add,
1973                                      cast<Constant>(Src->getOperand(1)),
1974                                      cast<Constant>(GEP.getOperand(1)));
1975       assert(Sum && "Constant folding of longs failed!?");
1976       GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
1977       GEP.setOperand(1, Sum);
1978       AddUsesToWorkList(*Src);   // Reduce use count of Src
1979       return &GEP;
1980     } else if (Src->getNumOperands() == 2) {
1981       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
1982       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
1983       //
1984       Value *Sum = BinaryOperator::create(Instruction::Add, Src->getOperand(1),
1985                                           GEP.getOperand(1),
1986                                           Src->getName()+".sum", &GEP);
1987       GEP.setOperand(0, Src->getOperand(0));
1988       GEP.setOperand(1, Sum);
1989       WorkList.push_back(cast<Instruction>(Sum));
1990       return &GEP;
1991     } else if (*GEP.idx_begin() == Constant::getNullValue(Type::LongTy) &&
1992                Src->getNumOperands() != 1) { 
1993       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
1994       Indices.insert(Indices.end(), Src->idx_begin(), Src->idx_end());
1995       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
1996     } else if (Src->getOperand(Src->getNumOperands()-1) == 
1997                Constant::getNullValue(Type::LongTy)) {
1998       // If the src gep ends with a constant array index, merge this get into
1999       // it, even if we have a non-zero array index.
2000       Indices.insert(Indices.end(), Src->idx_begin(), Src->idx_end()-1);
2001       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin(), GEP.idx_end());
2002     }
2003
2004     if (!Indices.empty())
2005       return new GetElementPtrInst(Src->getOperand(0), Indices, GEP.getName());
2006
2007   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(GEP.getOperand(0))) {
2008     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
2009     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
2010
2011     // Scan for nonconstants...
2012     std::vector<Constant*> Indices;
2013     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
2014     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
2015       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
2016
2017     if (I == E) {  // If they are all constants...
2018       Constant *CE =
2019         ConstantExpr::getGetElementPtr(ConstantPointerRef::get(GV), Indices);
2020
2021       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
2022       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
2023     }
2024   }
2025
2026   return 0;
2027 }
2028
2029 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
2030   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
2031   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
2032     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
2033       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
2034       AllocationInst *New = 0;
2035
2036       // Create and insert the replacement instruction...
2037       if (isa<MallocInst>(AI))
2038         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName(), &AI);
2039       else {
2040         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
2041         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName(), &AI);
2042       }
2043       
2044       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
2045       // allocas if possible...
2046       //
2047       BasicBlock::iterator It = New;
2048       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
2049
2050       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
2051       // insert our getelementptr instruction...
2052       //
2053       std::vector<Value*> Idx(2, Constant::getNullValue(Type::LongTy));
2054       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, New->getName()+".sub", It);
2055
2056       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
2057       // allocation.
2058       ReplaceInstUsesWith(AI, V);
2059       return &AI;
2060     }
2061   return 0;
2062 }
2063
2064 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
2065   Value *Op = FI.getOperand(0);
2066
2067   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
2068   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
2069     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2070       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
2071       return &FI;
2072     }
2073
2074   return 0;
2075 }
2076
2077
2078 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
2079 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
2080 /// expression, or null if something is funny.
2081 ///
2082 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
2083   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(Type::LongTy))
2084     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
2085
2086   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
2087   // addressing...
2088   for (unsigned i = 2, e = CE->getNumOperands(); i != e; ++i)
2089     if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(CE->getOperand(i))) {
2090       ConstantStruct *CS = cast<ConstantStruct>(C);
2091       if (CU->getValue() >= CS->getValues().size()) return 0;
2092       C = cast<Constant>(CS->getValues()[CU->getValue()]);
2093     } else if (ConstantSInt *CS = dyn_cast<ConstantSInt>(CE->getOperand(i))) {
2094       ConstantArray *CA = cast<ConstantArray>(C);
2095       if ((uint64_t)CS->getValue() >= CA->getValues().size()) return 0;
2096       C = cast<Constant>(CA->getValues()[CS->getValue()]);
2097     } else 
2098       return 0;
2099   return C;
2100 }
2101
2102 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
2103   Value *Op = LI.getOperand(0);
2104   if (LI.isVolatile()) return 0;
2105
2106   if (ConstantPointerRef *CPR = dyn_cast<ConstantPointerRef>(Op))
2107     Op = CPR->getValue();
2108
2109   // Instcombine load (constant global) into the value loaded...
2110   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
2111     if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
2112       return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
2113
2114   // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded...
2115   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
2116     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
2117       if (ConstantPointerRef *G=dyn_cast<ConstantPointerRef>(CE->getOperand(0)))
2118         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(G->getValue()))
2119           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
2120             if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
2121               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
2122   return 0;
2123 }
2124
2125
2126 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
2127   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
2128   if (BI.isConditional() && !isa<Constant>(BI.getCondition()))
2129     if (Value *V = dyn_castNotVal(BI.getCondition())) {
2130       BasicBlock *TrueDest = BI.getSuccessor(0);
2131       BasicBlock *FalseDest = BI.getSuccessor(1);
2132       // Swap Destinations and condition...
2133       BI.setCondition(V);
2134       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
2135       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
2136       return &BI;
2137     }
2138   return 0;
2139 }
2140
2141
2142 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
2143   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
2144                  WorkList.end());
2145 }
2146
2147 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
2148   bool Changed = false;
2149   TD = &getAnalysis<TargetData>();
2150
2151   WorkList.insert(WorkList.end(), inst_begin(F), inst_end(F));
2152
2153   while (!WorkList.empty()) {
2154     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
2155     WorkList.pop_back();
2156
2157     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
2158     // Check to see if we can DIE the instruction...
2159     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
2160       // Add operands to the worklist...
2161       if (I->getNumOperands() < 4)
2162         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
2163           if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
2164             WorkList.push_back(Op);
2165       ++NumDeadInst;
2166
2167       I->getParent()->getInstList().erase(I);
2168       removeFromWorkList(I);
2169       continue;
2170     }
2171
2172     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
2173     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
2174       // Add operands to the worklist...
2175       for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
2176         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
2177           WorkList.push_back(Op);
2178       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
2179
2180       ++NumConstProp;
2181       I->getParent()->getInstList().erase(I);
2182       removeFromWorkList(I);
2183       continue;
2184     }
2185
2186     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
2187     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
2188       ++NumCombined;
2189       // Should we replace the old instruction with a new one?
2190       if (Result != I) {
2191         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
2192         // we do not process an instruction that has been deleted.
2193         removeFromWorkList(I);
2194
2195         // Move the name to the new instruction first...
2196         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
2197         Result->setName(OldName);
2198
2199         // Insert the new instruction into the basic block...
2200         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
2201         InstParent->getInstList().insert(I, Result);
2202
2203         // Everything uses the new instruction now...
2204         I->replaceAllUsesWith(Result);
2205
2206         // Erase the old instruction.
2207         InstParent->getInstList().erase(I);
2208       } else {
2209         BasicBlock::iterator II = I;
2210
2211         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
2212         // if so, remove it.
2213         if (dceInstruction(II)) {
2214           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase them
2215           // all.
2216           removeFromWorkList(I);
2217           Result = 0;
2218         }
2219       }
2220
2221       if (Result) {
2222         WorkList.push_back(Result);
2223         AddUsesToWorkList(*Result);
2224       }
2225       Changed = true;
2226     }
2227   }
2228
2229   return Changed;
2230 }
2231
2232 Pass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
2233   return new InstCombiner();
2234 }
2235