Fix a bunch of issues found in a testcase from 400.perlbench.
[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 i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Target/TargetData.h"
44 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
46 #include "llvm/Support/CallSite.h"
47 #include "llvm/Support/Debug.h"
48 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
49 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
50 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
51 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
52 #include "llvm/Support/Compiler.h"
53 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
54 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
56 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
57 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
58 #include <algorithm>
59 #include <sstream>
60 using namespace llvm;
61 using namespace llvm::PatternMatch;
62
63 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
64 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
65 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
66 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
67 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
68
69 namespace {
70   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
71     : public FunctionPass,
72       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
73     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
74     std::vector<Instruction*> Worklist;
75     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
76     TargetData *TD;
77     bool MustPreserveLCSSA;
78   public:
79     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
80     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
81
82     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
83     /// isn't already in it.
84     void AddToWorkList(Instruction *I) {
85       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
86         Worklist.push_back(I);
87     }
88     
89     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
90     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
91       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
92       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
93       
94       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
95       Worklist[It->second] = 0;
96       
97       WorklistMap.erase(It);
98     }
99     
100     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
101       Instruction *I = Worklist.back();
102       Worklist.pop_back();
103       WorklistMap.erase(I);
104       return I;
105     }
106
107     
108     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
109     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
110     /// now.
111     ///
112     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
113       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
114            UI != UE; ++UI)
115         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
116     }
117
118     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
119     /// the work lists because they might get more simplified now.
120     ///
121     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
122       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
123         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
124           AddToWorkList(Op);
125     }
126     
127     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
128     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
129     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
130     ///
131     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
132     ///
133     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
134       Value *R = I.getOperand(op);
135       
136       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
137         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
138           AddToWorkList(Op);
139           // Set the operand to undef to drop the use.
140           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
141         }
142       
143       return R;
144     }
145
146   public:
147     virtual bool runOnFunction(Function &F);
148     
149     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
150
151     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
152       AU.addRequired<TargetData>();
153       AU.addPreservedID(LCSSAID);
154       AU.setPreservesCFG();
155     }
156
157     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
158
159     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
160     // instruction types.  The semantics are as follows:
161     // Return Value:
162     //    null        - No change was made
163     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
164     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
165     //
166     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
167     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
186     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
187     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
189     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
190                                                 Instruction *LHS,
191                                                 ConstantInt *RHS);
192     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
193                                 ConstantInt *DivRHS);
194
195     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
196                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
197     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
198                                      BinaryOperator &I);
199     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
200     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
203     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
204     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
205     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
206     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
207     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
210     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
212     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
213     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
214     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
215                                 Instruction *FI);
216     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
217     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
218     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
219     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
220     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
221     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
222     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
223     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
224     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
225     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
226     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
227     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
228     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
229     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
230
231     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
232     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
233
234   private:
235     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
236     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
237
238   public:
239     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
240     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
241     //
242     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
243       assert(New && New->getParent() == 0 &&
244              "New instruction already inserted into a basic block!");
245       BasicBlock *BB = Old.getParent();
246       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
247       AddToWorkList(New);
248       return New;
249     }
250
251     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
252     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
253     /// cast.
254     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
255                             Instruction &Pos) {
256       if (V->getType() == Ty) return V;
257
258       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
259         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
260       
261       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
262       AddToWorkList(C);
263       return C;
264     }
265
266     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
267     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
268     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
269     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
270     // modified.
271     //
272     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
273       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
274       if (&I != V) {
275         I.replaceAllUsesWith(V);
276         return &I;
277       } else {
278         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
279         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
280         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
281         return &I;
282       }
283     }
284
285     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
286     // found to be replacable with another preexisting expression or was
287     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
288     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
289     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
290     //
291     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
292       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
293       if (Old != New)
294         Old->replaceAllUsesWith(New);
295       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
296         AddToWorkList(I);
297       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
298         AddToWorkList(I);
299       return true;
300     }
301     
302     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
303     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
304     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
305     // this function.
306     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
307       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
308       AddUsesToWorkList(I);
309       RemoveFromWorkList(&I);
310       I.eraseFromParent();
311       return 0;  // Don't do anything with FI
312     }
313
314   private:
315     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
316     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
317     /// casts that are known to not do anything...
318     ///
319     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
320                                    Value *V, const Type *DestTy,
321                                    Instruction *InsertBefore);
322
323     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
324     /// commutative operators.
325     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
326
327     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
328     /// most-complex to least-complex order.
329     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
330
331     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
332     /// on the demanded bits.
333     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
334                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
335                               unsigned Depth = 0);
336
337     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
338                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
339       
340     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
341     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
342     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
343     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
344
345     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
346     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
347     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
348     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
349     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
350     
351     
352     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
353                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
354     
355     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
356                               bool isSub, Instruction &I);
357     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
358                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
359     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
360     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
361     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
362
363     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
364   };
365
366   char InstCombiner::ID = 0;
367   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
368 }
369
370 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
371 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
372 static unsigned getComplexity(Value *V) {
373   if (isa<Instruction>(V)) {
374     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
375       return 3;
376     return 4;
377   }
378   if (isa<Argument>(V)) return 3;
379   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
380 }
381
382 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
383 // it.
384 static bool isOnlyUse(Value *V) {
385   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
386 }
387
388 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
389 // though a va_arg area...
390 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
391   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
392     if (ITy->getBitWidth() < 32)
393       return Type::Int32Ty;
394   }
395   return Ty;
396 }
397
398 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
399 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
400 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
401   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
402     return I->getOperand(0);
403   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
404     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
405       return CE->getOperand(0);
406   return 0;
407 }
408
409 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
410 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
411 static Instruction::CastOps 
412 isEliminableCastPair(
413   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
414   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
415   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
416   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
417 ) {
418   
419   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
420   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
421
422   // Get the opcodes of the two Cast instructions
423   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
424   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
425
426   return Instruction::CastOps(
427       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
428                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
429 }
430
431 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
432 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
433 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
434 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
435                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
436   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
437   
438   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
439   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
440     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
441       return false;
442   return true;
443 }
444
445 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
446 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
447 /// casts that are known to not do anything...
448 ///
449 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
450                                              Value *V, const Type *DestTy,
451                                              Instruction *InsertBefore) {
452   if (V->getType() == DestTy) return V;
453   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
454     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
455   
456   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
457 }
458
459 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
460 // operators:
461 //
462 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
463 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
464 //     binary operators.
465 //
466 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
467 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
468 //
469 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
470   bool Changed = false;
471   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
472     Changed = !I.swapOperands();
473
474   if (!I.isAssociative()) return Changed;
475   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
476   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
477     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
478       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
479         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
480                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
481                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
482         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
483         I.setOperand(1, Folded);
484         return true;
485       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
486         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
487             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
488           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
489           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
490
491           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
492           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
493           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
494                                                     Op1->getOperand(0),
495                                                     Op1->getName(), &I);
496           AddToWorkList(New);
497           I.setOperand(0, New);
498           I.setOperand(1, Folded);
499           return true;
500         }
501     }
502   return Changed;
503 }
504
505 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
506 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
507 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
508 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
509   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
510     return false;
511   I.swapOperands();
512   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
513   return true;
514 }
515
516 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
517 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
518 //
519 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
520   if (BinaryOperator::isNeg(V))
521     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
522
523   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
524   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
525     return ConstantExpr::getNeg(C);
526   return 0;
527 }
528
529 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
530   if (BinaryOperator::isNot(V))
531     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
532
533   // Constants can be considered to be not'ed values...
534   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
535     return ConstantInt::get(~C->getValue());
536   return 0;
537 }
538
539 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
540 // other computations (because it has a constant operand), return the
541 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
542 // Otherwise, return null.
543 //
544 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
545   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
546     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
547       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
548         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
549           return I->getOperand(0);
550       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
551         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
552           // The multiplier is really 1 << CST.
553           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
554           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
555           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
556           return I->getOperand(0);
557         }
558     }
559   return 0;
560 }
561
562 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
563 /// expression, return it.
564 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
565   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
566   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
567     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
568       return cast<User>(V);
569   return false;
570 }
571
572 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
573 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
574   APInt Val(C->getValue());
575   return ConstantInt::get(++Val);
576 }
577 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
578 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
579   APInt Val(C->getValue());
580   return ConstantInt::get(--Val);
581 }
582 /// Add - Add two ConstantInts together
583 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
584   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
585 }
586 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
587 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
588   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
589 }
590 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
591 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
592   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
593 }
594 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
595 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
596   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
597 }
598
599 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
600 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
601 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
602 /// processing.
603 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
604 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
605 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
606 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
607 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
608 /// this won't lose us code quality.
609 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
610                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
611   assert(V && "No Value?");
612   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
613   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
614   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
615          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
616          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
617          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
618   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
619     // We know all of the bits for a constant!
620     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
621     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
622     return;
623   }
624
625   if (Depth == 6 || Mask == 0)
626     return;  // Limit search depth.
627
628   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
629   if (!I) return;
630
631   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
632   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
633   
634   switch (I->getOpcode()) {
635   case Instruction::And: {
636     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
637     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
638     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
639     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
640     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
641     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
642     
643     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
644     KnownOne &= KnownOne2;
645     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
646     KnownZero |= KnownZero2;
647     return;
648   }
649   case Instruction::Or: {
650     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
651     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
652     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
653     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
654     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
655     
656     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
657     KnownZero &= KnownZero2;
658     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
659     KnownOne |= KnownOne2;
660     return;
661   }
662   case Instruction::Xor: {
663     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
664     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
665     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
666     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
667     
668     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
669     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
670     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
671     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
672     KnownZero = KnownZeroOut;
673     return;
674   }
675   case Instruction::Select:
676     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
677     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
678     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
679     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
680
681     // Only known if known in both the LHS and RHS.
682     KnownOne &= KnownOne2;
683     KnownZero &= KnownZero2;
684     return;
685   case Instruction::FPTrunc:
686   case Instruction::FPExt:
687   case Instruction::FPToUI:
688   case Instruction::FPToSI:
689   case Instruction::SIToFP:
690   case Instruction::PtrToInt:
691   case Instruction::UIToFP:
692   case Instruction::IntToPtr:
693     return; // Can't work with floating point or pointers
694   case Instruction::Trunc: {
695     // All these have integer operands
696     uint32_t SrcBitWidth = 
697       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
698     APInt MaskIn(Mask);
699     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
700     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
701     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
702     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
703     KnownZero.trunc(BitWidth);
704     KnownOne.trunc(BitWidth);
705     return;
706   }
707   case Instruction::BitCast: {
708     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
709     if (SrcTy->isInteger()) {
710       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
711       return;
712     }
713     break;
714   }
715   case Instruction::ZExt:  {
716     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
717     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
718     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
719       
720     APInt MaskIn(Mask);
721     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
722     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
723     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
724     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
725     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
726     // The top bits are known to be zero.
727     KnownZero.zext(BitWidth);
728     KnownOne.zext(BitWidth);
729     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
730     return;
731   }
732   case Instruction::SExt: {
733     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
734     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
735     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
736       
737     APInt MaskIn(Mask); 
738     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
739     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
740     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
741     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
742     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
743     KnownZero.zext(BitWidth);
744     KnownOne.zext(BitWidth);
745
746     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
747     // top bits of the result.
748     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
749       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
750     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
751       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
752     return;
753   }
754   case Instruction::Shl:
755     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
756     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
757       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
758       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
759       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
760       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
761       KnownZero <<= ShiftAmt;
762       KnownOne  <<= ShiftAmt;
763       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
764       return;
765     }
766     break;
767   case Instruction::LShr:
768     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
769     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
770       // Compute the new bits that are at the top now.
771       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
772       
773       // Unsigned shift right.
774       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
775       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
776       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
777       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
778       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
779       // high bits known zero.
780       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
781       return;
782     }
783     break;
784   case Instruction::AShr:
785     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
786     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
787       // Compute the new bits that are at the top now.
788       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
789       
790       // Signed shift right.
791       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
792       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
793       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
794       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
795       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
796         
797       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
798       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
799         KnownZero |= HighBits;
800       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
801         KnownOne |= HighBits;
802       return;
803     }
804     break;
805   }
806 }
807
808 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
809 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
810 /// for bits that V cannot have.
811 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
812   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
813   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
814   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
815   return (KnownZero & Mask) == Mask;
816 }
817
818 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
819 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
820 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
821 /// constant and return true.
822 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
823                                    APInt Demanded) {
824   assert(I && "No instruction?");
825   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
826
827   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
828   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
829   if (!OpC) return false;
830
831   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
832   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
833   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
834     return false;
835
836   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
837   Demanded &= OpC->getValue();
838   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
839   return true;
840 }
841
842 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
843 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
844 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
845 // min/max.
846 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
847                                                    const APInt& KnownZero,
848                                                    const APInt& KnownOne,
849                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
850   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
851   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
852          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
853          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
854          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
855   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
856
857   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
858   // bit if it is unknown.
859   Min = KnownOne;
860   Max = KnownOne|UnknownBits;
861   
862   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
863     Min.set(BitWidth-1);
864     Max.clear(BitWidth-1);
865   }
866 }
867
868 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
869 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
870 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
871 // min/max.
872 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
873                                                      const APInt& KnownZero,
874                                                      const APInt& KnownOne,
875                                                      APInt& Min,
876                                                      APInt& Max) {
877   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
878   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
879          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
880          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
881          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
882   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
883   
884   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
885   Min = KnownOne;
886   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
887   Max = KnownOne|UnknownBits;
888 }
889
890 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
891 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
892 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
893 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
894 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
895 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
896 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
897 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
898 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
899 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
900 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
901 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
902 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
903 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
904 /// and KnownOne must all be the same.
905 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
906                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
907                                         unsigned Depth) {
908   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
909   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
910   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
911   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
912   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
913          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
914          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
915          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
916           must have same BitWidth");
917   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
918     // We know all of the bits for a constant!
919     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
920     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
921     return false;
922   }
923   
924   KnownZero.clear(); 
925   KnownOne.clear();
926   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
927     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
928       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
929       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
930       return false;
931     }
932     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
933     // just set the DemandedMask to all bits.
934     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
935   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
936     if (V != UndefValue::get(VTy))
937       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
938     return false;
939   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
940     return false;
941   }
942   
943   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
944   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
945
946   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
947   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
948   switch (I->getOpcode()) {
949   default: break;
950   case Instruction::And:
951     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
952     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
953                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
954       return true;
955     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
956            "Bits known to be one AND zero?"); 
957
958     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
959     // LHS.
960     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
961                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
962       return true;
963     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
964            "Bits known to be one AND zero?"); 
965
966     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
967     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
968     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
969         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
970       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
971     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
972         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
973       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
974     
975     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
976     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
977       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
978       
979     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
980     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
981       return UpdateValueUsesWith(I, I);
982       
983     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
984     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
985     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
986     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
987     break;
988   case Instruction::Or:
989     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
990     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
991                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
992       return true;
993     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
994            "Bits known to be one AND zero?"); 
995     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
996     // LHS.
997     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
998                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
999       return true;
1000     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1001            "Bits known to be one AND zero?"); 
1002     
1003     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1004     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1005     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1006         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1007       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1008     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1009         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1010       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1011
1012     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1013     // the other side, just use the 'other' side.
1014     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1015         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1016       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1017     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1018         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1019       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1020         
1021     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1022     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1023       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1024           
1025     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1026     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1027     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1028     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1029     break;
1030   case Instruction::Xor: {
1031     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1032                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1033       return true;
1034     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1035            "Bits known to be one AND zero?"); 
1036     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1037                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1038       return true;
1039     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1040            "Bits known to be one AND zero?"); 
1041     
1042     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1043     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1044     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1045       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1046     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1047       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1048     
1049     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1050     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1051                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1052     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1053     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1054                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1055     
1056     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1057     // other, turn this into an *inclusive* or.
1058     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1059     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1060       Instruction *Or =
1061         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1062                                  I->getName());
1063       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1064       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1065     }
1066     
1067     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1068     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1069     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1070     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1071     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1072       // all known
1073       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1074         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1075         Instruction *And = 
1076           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1077         InsertNewInstBefore(And, *I);
1078         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1079       }
1080     }
1081     
1082     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1083     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1084     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1085       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1086     
1087     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1088     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1089     break;
1090   }
1091   case Instruction::Select:
1092     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1093                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1094       return true;
1095     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1096                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1097       return true;
1098     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1099            "Bits known to be one AND zero?"); 
1100     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1101            "Bits known to be one AND zero?"); 
1102     
1103     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1104     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1105       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1106     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1107       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1108     
1109     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1110     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1111     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1112     break;
1113   case Instruction::Trunc: {
1114     uint32_t truncBf = 
1115       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1116     DemandedMask.zext(truncBf);
1117     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1118     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1119     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1120                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1121       return true;
1122     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1123     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1124     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1125     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1126            "Bits known to be one AND zero?"); 
1127     break;
1128   }
1129   case Instruction::BitCast:
1130     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1131       return false;
1132       
1133     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1134                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1135       return true;
1136     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1137            "Bits known to be one AND zero?"); 
1138     break;
1139   case Instruction::ZExt: {
1140     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1141     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1142     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1143     
1144     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1145     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1146     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1147     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1148                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1149       return true;
1150     DemandedMask.zext(BitWidth);
1151     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1152     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1153     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1154            "Bits known to be one AND zero?"); 
1155     // The top bits are known to be zero.
1156     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1157     break;
1158   }
1159   case Instruction::SExt: {
1160     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1161     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1162     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1163     
1164     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1165                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1166
1167     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1168     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1169     // bit is demanded.
1170     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1171       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1172       
1173     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1174     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1175     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1176     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1177                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1178       return true;
1179     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1180     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1181     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1182     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1183            "Bits known to be one AND zero?"); 
1184       
1185     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1186     // top bits of the result.
1187
1188     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1189     // convert this into a zero extension.
1190     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1191     {
1192       // Convert to ZExt cast
1193       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1194       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1195     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1196       RHSKnownOne |= NewBits;
1197     }
1198     break;
1199   }
1200   case Instruction::Add: {
1201     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1202     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1203     // either.
1204     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1205       
1206     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1207     // we can do.
1208     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1209       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1210       // won't work if the RHS is zero.
1211       if (RHS->isZero())
1212         break;
1213       
1214       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1215       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1216       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1217
1218       // Find information about known zero/one bits in the input.
1219       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1220                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1221         return true;
1222
1223       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1224       // the constant.
1225       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1226         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1227       
1228       // Avoid excess work.
1229       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1230         break;
1231       
1232       // Turn it into OR if input bits are zero.
1233       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1234         Instruction *Or =
1235           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1236                                    I->getName());
1237         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1238         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1239       }
1240       
1241       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1242       // depending on potential carries from the input constant and the
1243       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1244       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1245       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1246       
1247       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1248       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1249       // this scan.
1250       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1251       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1252       
1253       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1254       
1255       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1256       // other, and there is no input carry.
1257       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1258                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1259       
1260       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1261       // is no input carry.
1262       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1263     } else {
1264       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1265       // the high bits of its LHS or RHS.
1266       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1267         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1268         // significant bit and all those below it.
1269         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1270         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1271                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1272           return true;
1273         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1274                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1275           return true;
1276       }
1277     }
1278     break;
1279   }
1280   case Instruction::Sub:
1281     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1282     // the high bits of its LHS or RHS.
1283     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1284       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1285       // significant bit and all those below it.
1286       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1287       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1288       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1289                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1290         return true;
1291       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1292                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1293         return true;
1294     }
1295     break;
1296   case Instruction::Shl:
1297     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1298       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1299       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1300       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1301                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1302         return true;
1303       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1304              "Bits known to be one AND zero?"); 
1305       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1306       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1307       // low bits known zero.
1308       if (ShiftAmt)
1309         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1310     }
1311     break;
1312   case Instruction::LShr:
1313     // For a logical shift right
1314     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1315       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1316       
1317       // Unsigned shift right.
1318       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1319       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1320                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1321         return true;
1322       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1323              "Bits known to be one AND zero?"); 
1324       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1325       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1326       if (ShiftAmt) {
1327         // Compute the new bits that are at the top now.
1328         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1329         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1330       }
1331     }
1332     break;
1333   case Instruction::AShr:
1334     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1335     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1336     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1337     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1338     if (DemandedMask == 1) {
1339       // Perform the logical shift right.
1340       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1341                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1342       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1343       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1344     }    
1345     
1346     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1347       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1348       
1349       // Signed shift right.
1350       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1351       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1352       // demanded.
1353       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1354         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1355       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1356                                DemandedMaskIn,
1357                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1358         return true;
1359       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1360              "Bits known to be one AND zero?"); 
1361       // Compute the new bits that are at the top now.
1362       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1363       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1364       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1365         
1366       // Handle the sign bits.
1367       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1368       // Adjust to where it is now in the mask.
1369       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1370         
1371       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1372       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1373       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1374           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1375         // Perform the logical shift right.
1376         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1377                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1378         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1379         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1380       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1381         RHSKnownOne |= HighBits;
1382       }
1383     }
1384     break;
1385   }
1386   
1387   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1388   // constant.
1389   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1390     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1391   return false;
1392 }
1393
1394
1395 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1396 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1397 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1398 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1399 ///
1400 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1401 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1402 /// returned.  This returns null if no change was made.
1403 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1404                                                 uint64_t &UndefElts,
1405                                                 unsigned Depth) {
1406   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1407   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1408   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1409   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1410          "Invalid DemandedElts!");
1411
1412   if (isa<UndefValue>(V)) {
1413     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1414     UndefElts = EltMask;
1415     return 0;
1416   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1417     UndefElts = EltMask;
1418     return UndefValue::get(V->getType());
1419   }
1420   
1421   UndefElts = 0;
1422   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1423     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1424     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1425
1426     std::vector<Constant*> Elts;
1427     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1428       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1429         Elts.push_back(Undef);
1430         UndefElts |= (1ULL << i);
1431       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1432         Elts.push_back(Undef);
1433         UndefElts |= (1ULL << i);
1434       } else {                               // Otherwise, defined.
1435         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1436       }
1437         
1438     // If we changed the constant, return it.
1439     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1440     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1441   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1442     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1443     // set to undef.
1444     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1445     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1446     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1447     std::vector<Constant*> Elts;
1448     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1449       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1450     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1451     return ConstantVector::get(Elts);
1452   }
1453   
1454   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1455     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1456       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1457       return false;
1458     }
1459     return false;
1460   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1461     return false;
1462   }
1463   
1464   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1465   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1466   
1467   bool MadeChange = false;
1468   uint64_t UndefElts2;
1469   Value *TmpV;
1470   switch (I->getOpcode()) {
1471   default: break;
1472     
1473   case Instruction::InsertElement: {
1474     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1475     // demand exactly the same input as we produce.
1476     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1477     if (Idx == 0) {
1478       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1479       // which elt is getting updated.
1480       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1481                                         UndefElts2, Depth+1);
1482       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1483       break;
1484     }
1485     
1486     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1487     // insertelement.
1488     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1489     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1490       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1491     
1492     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1493     // input demanded set is simpler than the output set.
1494     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1495                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1496                                       UndefElts, Depth+1);
1497     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1498
1499     // The inserted element is defined.
1500     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1501     break;
1502   }
1503   case Instruction::BitCast: {
1504     // Packed->packed casts only.
1505     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1506     if (!VTy) break;
1507     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1508     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1509     unsigned Ratio;
1510
1511     if (VWidth == InVWidth) {
1512       // If we are converting from <4x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1513       // elements as are demanded of us.
1514       Ratio = 1;
1515       InputDemandedElts = DemandedElts;
1516     } else if (VWidth > InVWidth) {
1517       // Untested so far.
1518       break;
1519       
1520       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1521       // then an input element is live if any of the corresponding output
1522       // elements are live.
1523       Ratio = VWidth/InVWidth;
1524       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1525         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1526           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1527       }
1528     } else {
1529       // Untested so far.
1530       break;
1531       
1532       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1533       // then an input element is live if the corresponding output element is
1534       // live.
1535       Ratio = InVWidth/VWidth;
1536       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1537         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1538           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1539     }
1540     
1541     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1542     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1543                                       UndefElts2, Depth+1);
1544     if (TmpV) {
1545       I->setOperand(0, TmpV);
1546       MadeChange = true;
1547     }
1548     
1549     UndefElts = UndefElts2;
1550     if (VWidth > InVWidth) {
1551       assert(0 && "Unimp");
1552       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1553       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1554       // undef.
1555       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1556         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1557           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1558     } else if (VWidth < InVWidth) {
1559       assert(0 && "Unimp");
1560       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1561       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1562       // elements are undef.
1563       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1564       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1565         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1566           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1567     }
1568     break;
1569   }
1570   case Instruction::And:
1571   case Instruction::Or:
1572   case Instruction::Xor:
1573   case Instruction::Add:
1574   case Instruction::Sub:
1575   case Instruction::Mul:
1576     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1577     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1578                                       UndefElts, Depth+1);
1579     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1580     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1581                                       UndefElts2, Depth+1);
1582     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1583       
1584     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1585     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1586     UndefElts &= UndefElts2;
1587     break;
1588     
1589   case Instruction::Call: {
1590     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1591     if (!II) break;
1592     switch (II->getIntrinsicID()) {
1593     default: break;
1594       
1595     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1596     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1597     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1598     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1599     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1600     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1601     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1602     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1603     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1604     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1605       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1606                                         UndefElts, Depth+1);
1607       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1608       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1609                                         UndefElts2, Depth+1);
1610       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1611
1612       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1613       // scalarize it now.
1614       if (DemandedElts == 1) {
1615         switch (II->getIntrinsicID()) {
1616         default: break;
1617         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1618         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1619         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1620         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1621           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1622           Value *LHS = II->getOperand(1);
1623           Value *RHS = II->getOperand(2);
1624           // Extract the element as scalars.
1625           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1626           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1627           
1628           switch (II->getIntrinsicID()) {
1629           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1630           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1631           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1632             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1633                                                         II->getName()), *II);
1634             break;
1635           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1636           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1637             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1638                                                          II->getName()), *II);
1639             break;
1640           }
1641           
1642           Instruction *New =
1643             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1644                                   II->getName());
1645           InsertNewInstBefore(New, *II);
1646           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1647           return New;
1648         }            
1649       }
1650         
1651       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1652       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1653       UndefElts &= UndefElts2;
1654       break;
1655     }
1656     break;
1657   }
1658   }
1659   return MadeChange ? I : 0;
1660 }
1661
1662 /// @returns true if the specified compare instruction is
1663 /// true when both operands are equal...
1664 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true if both operands are equal
1665 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1666   ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1667   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1668          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1669          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1670 }
1671
1672 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1673 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1674 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1675 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1676 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1677 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1678 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1679 ///
1680 template<typename Functor>
1681 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1682   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1683   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1684
1685   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1686   if (F.shouldApply(LHS))
1687     return F.apply(Root);
1688
1689   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1690   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1691   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1692     // Should we apply this transform to the RHS?
1693     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1694
1695     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1696     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1697       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1698       ShouldApply = true;
1699     }
1700
1701     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1702     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1703     if (ShouldApply) {
1704       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1705
1706       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1707       // and perform the reassociation.
1708       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1709
1710       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1711       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1712
1713       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1714       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1715       if (&Root == TmpLHSI) {
1716         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1717         return 0;
1718       }
1719       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1720       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1721       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1722       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1723       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1724       ARI = Root;
1725
1726       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1727       // get to LHSI.
1728       while (TmpLHSI != LHSI) {
1729         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1730         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1731         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1732         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1733         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1734         ARI = NextLHSI;
1735
1736         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1737         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1738         TmpLHSI = NextLHSI;
1739         ExtraOperand = NextOp;
1740       }
1741
1742       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1743       // the transformation...
1744       return F.apply(Root);
1745     }
1746
1747     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1748   }
1749   return 0;
1750 }
1751
1752
1753 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1754 struct AddRHS {
1755   Value *RHS;
1756   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1757   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1758   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1759     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1760                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1761   }
1762 };
1763
1764 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1765 //                 iff C1&C2 == 0
1766 struct AddMaskingAnd {
1767   Constant *C2;
1768   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1769   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1770     ConstantInt *C1;
1771     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1772            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1773   }
1774   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1775     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1776   }
1777 };
1778
1779 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1780                                              InstCombiner *IC) {
1781   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1782     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1783       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1784
1785     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1786           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1787   }
1788
1789   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1790   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1791   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1792
1793   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1794     if (ConstIsRHS)
1795       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1796     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1797   }
1798
1799   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1800   if (!ConstIsRHS)
1801     std::swap(Op0, Op1);
1802   Instruction *New;
1803   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1804     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1805   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1806     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1807                           SO->getName()+".cmp");
1808   else {
1809     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1810     abort();
1811   }
1812   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1813 }
1814
1815 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1816 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1817 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1818 // not have a second operand.
1819 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1820                                      InstCombiner *IC) {
1821   // Don't modify shared select instructions
1822   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1823   Value *TV = SI->getOperand(1);
1824   Value *FV = SI->getOperand(2);
1825
1826   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1827     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1828     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1829
1830     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1831     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1832
1833     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1834                           SelectFalseVal);
1835   }
1836   return 0;
1837 }
1838
1839
1840 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1841 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1842 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1843 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1844   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1845   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1846   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1847
1848   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1849   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1850   // or if *it* is a PHI, bail out.
1851   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1852   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1853     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1854       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1855       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1856       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1857       
1858       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1859       // loop.
1860       if (NonConstBB == I.getParent())
1861         return 0;
1862     }
1863   
1864   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1865   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1866   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1867   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1868   if (NonConstBB) {
1869     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1870     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1871   }
1872
1873   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1874   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1875   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1876   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1877   NewPN->takeName(PN);
1878
1879   // Next, add all of the operands to the PHI.
1880   if (I.getNumOperands() == 2) {
1881     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1882     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1883       Value *InV;
1884       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1885         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1886           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1887         else
1888           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1889       } else {
1890         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1891         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1892           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1893                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1894                                        NonConstBB->getTerminator());
1895         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1896           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1897                                 CI->getPredicate(),
1898                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1899                                 NonConstBB->getTerminator());
1900         else
1901           assert(0 && "Unknown binop!");
1902         
1903         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1904       }
1905       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1906     }
1907   } else { 
1908     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1909     const Type *RetTy = CI->getType();
1910     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1911       Value *InV;
1912       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1913         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1914       } else {
1915         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1916         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1917                                I.getType(), "phitmp", 
1918                                NonConstBB->getTerminator());
1919         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1920       }
1921       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1922     }
1923   }
1924   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1925 }
1926
1927 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1928   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1929   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1930
1931   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1932     // X + undef -> undef
1933     if (isa<UndefValue>(RHS))
1934       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1935
1936     // X + 0 --> X
1937     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1938       if (RHSC->isNullValue())
1939         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1940     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1941       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1942         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1943     }
1944
1945     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1946       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1947       const APInt& Val = CI->getValue();
1948       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1949       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1950         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1951       
1952       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1953       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1954       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1955         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1956         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1957                                  KnownZero, KnownOne))
1958           return &I;
1959       }
1960     }
1961
1962     if (isa<PHINode>(LHS))
1963       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1964         return NV;
1965     
1966     ConstantInt *XorRHS = 0;
1967     Value *XorLHS = 0;
1968     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1969         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1970       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1971       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
1972       
1973       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
1974       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1975       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1976       do {
1977         if (TySizeBits > Size) {
1978           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1979           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1980           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1981               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1982             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1983             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
1984                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
1985               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1986             break;
1987           }
1988         }
1989         Size >>= 1;
1990         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
1991         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
1992       } while (Size >= 1);
1993       
1994       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
1995       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
1996       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
1997       // up to something that the back ends can handle.
1998       const Type *MiddleType = 0;
1999       switch (Size) {
2000         default: break;
2001         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2002         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2003         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2004       }
2005       if (MiddleType) {
2006         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2007         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2008         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2009       }
2010     }
2011   }
2012
2013   // X + X --> X << 1
2014   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2015     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2016
2017     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2018       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2019         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2020           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2021     }
2022     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2023       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2024         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2025           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2026     }
2027   }
2028
2029   // -A + B  -->  B - A
2030   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2031     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2032
2033   // A + -B  -->  A - B
2034   if (!isa<Constant>(RHS))
2035     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2036       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2037
2038
2039   ConstantInt *C2;
2040   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2041     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2042       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2043
2044     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2045     ConstantInt *C1;
2046     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2047       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2048   }
2049
2050   // X + X*C --> X * (C+1)
2051   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2052     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2053
2054   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2055   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2056     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2057   
2058
2059   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2060   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2061     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2062       return R;
2063
2064   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2065     Value *X = 0;
2066     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2067       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2068
2069     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2070     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2071       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2072       if (Anded == CRHS) {
2073         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2074         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2075         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2076
2077         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2078         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2079
2080         // See if the and mask includes all of these bits.
2081         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2082
2083         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2084           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2085           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2086                                                             LHS->getName()), I);
2087           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2088         }
2089       }
2090     }
2091
2092     // Try to fold constant add into select arguments.
2093     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2094       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2095         return R;
2096   }
2097
2098   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2099   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2100   //     intptrtype
2101   {
2102     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2103     Value *Other = RHS;
2104     if (!CI) {
2105       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2106       Other = LHS;
2107     }
2108     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2109         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2110          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2111         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2112       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2113                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2114       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2115       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2116     }
2117   }
2118
2119   return Changed ? &I : 0;
2120 }
2121
2122 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2123 // highest order bit set.
2124 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2125   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2126   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2127 }
2128
2129 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2130   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2131
2132   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2133     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2134
2135   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2136   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2137     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2138
2139   if (isa<UndefValue>(Op0))
2140     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2141   if (isa<UndefValue>(Op1))
2142     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2143
2144   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2145     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2146     if (C->isAllOnesValue())
2147       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2148
2149     // C - ~X == X + (1+C)
2150     Value *X = 0;
2151     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2152       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2153
2154     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2155     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2156     if (C->isZero()) {
2157       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2158         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2159           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2160             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2161             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2162                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2163               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2164               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2165                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2166             }
2167           }
2168         }
2169         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2170           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2171             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2172             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2173                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2174               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2175               return BinaryOperator::createLShr(
2176                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2177             }
2178           }
2179         } 
2180     }
2181
2182     // Try to fold constant sub into select arguments.
2183     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2184       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2185         return R;
2186
2187     if (isa<PHINode>(Op0))
2188       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2189         return NV;
2190   }
2191
2192   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2193     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2194         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2195       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2196         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2197       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2198         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2199       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2200         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2201           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2202           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2203                                            Op1I->getOperand(0));
2204       }
2205     }
2206
2207     if (Op1I->hasOneUse()) {
2208       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2209       // is not used by anyone else...
2210       //
2211       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2212           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2213         // Swap the two operands of the subexpr...
2214         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2215         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2216         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2217
2218         // Create the new top level add instruction...
2219         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2220       }
2221
2222       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2223       //
2224       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2225           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2226         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2227
2228         Value *NewNot =
2229           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2230         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2231       }
2232
2233       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2234       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2235         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2236           if (CSI->isZero())
2237             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2238               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2239                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2240
2241       // X - X*C --> X * (1-C)
2242       ConstantInt *C2 = 0;
2243       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2244         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2245         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2246       }
2247     }
2248   }
2249
2250   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2251     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2252       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2253         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2254           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2255         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2256           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2257       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2258         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2259           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2260       }
2261
2262   ConstantInt *C1;
2263   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2264     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2265       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2266
2267     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2268     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2269       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2270   }
2271   return 0;
2272 }
2273
2274 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if it
2275 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
2276 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS) {
2277   switch (pred) {
2278     case ICmpInst::ICMP_SLT: 
2279       // True if LHS s< RHS and RHS == 0
2280       return RHS->isZero();
2281     case ICmpInst::ICMP_SLE: 
2282       // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2283       return RHS->isAllOnesValue();
2284     case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2285       // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2286       return RHS->getValue() == 
2287              APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2288     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2289       // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2290       return RHS->getValue() ==
2291              APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2292     default:
2293       return false;
2294   }
2295 }
2296
2297 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2298   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2299   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2300
2301   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2302     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2303
2304   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2305   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2306     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2307
2308       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2309       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2310         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2311           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2312             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2313                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2314
2315       if (CI->isZero())
2316         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2317       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2318         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2319       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2320         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2321
2322       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2323       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2324         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2325                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2326       }
2327     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2328       if (Op1F->isNullValue())
2329         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2330
2331       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2332       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2333       if (Op1F->getValue() == 1.0)
2334         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2335     }
2336     
2337     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2338       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2339           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2340         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2341         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2342                                                      Op1, "tmp");
2343         InsertNewInstBefore(Add, I);
2344         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2345                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2346         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2347         
2348       }
2349
2350     // Try to fold constant mul into select arguments.
2351     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2352       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2353         return R;
2354
2355     if (isa<PHINode>(Op0))
2356       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2357         return NV;
2358   }
2359
2360   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2361     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2362       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2363
2364   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2365   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2366   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2367   // formed.
2368   CastInst *BoolCast = 0;
2369   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2370     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2371       BoolCast = CI;
2372   if (!BoolCast)
2373     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2374       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2375         BoolCast = CI;
2376   if (BoolCast) {
2377     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2378       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2379       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2380
2381       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2382       // multiply into a shift/and combination.
2383       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2384           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
2385         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2386         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2387                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2388         Value *V =
2389           InsertNewInstBefore(
2390             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2391                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2392                                             ".mask"), I);
2393
2394         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2395         // or truncate to the multiply type.
2396         if (I.getType() != V->getType()) {
2397           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2398           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2399           Instruction::CastOps opcode = 
2400             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2401              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2402           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2403         }
2404
2405         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2406         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2407       }
2408     }
2409   }
2410
2411   return Changed ? &I : 0;
2412 }
2413
2414 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2415 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2416 /// used by the visitors to those instructions.
2417 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2418 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2419   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2420
2421   // undef / X -> 0
2422   if (isa<UndefValue>(Op0))
2423     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2424
2425   // X / undef -> undef
2426   if (isa<UndefValue>(Op1))
2427     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2428
2429   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2430   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2431     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2432     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2433     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2434     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2435     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2436     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2437       if (ST->isNullValue()) {
2438         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2439         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2440           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2441         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2442           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2443         else
2444           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2445         return &I;
2446       }
2447
2448     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2449     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2450       if (ST->isNullValue()) {
2451         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2452         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2453           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2454         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2455           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2456         else
2457           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2458         return &I;
2459       }
2460   }
2461
2462   return 0;
2463 }
2464
2465 /// This function implements the transforms common to both integer division
2466 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2467 /// division instructions.
2468 /// @brief Common integer divide transforms
2469 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2470   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2471
2472   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2473     return Common;
2474
2475   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2476     // div X, 1 == X
2477     if (RHS->equalsInt(1))
2478       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2479
2480     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2481     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2482       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2483         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2484           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2485                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2486         }
2487
2488     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2489       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2490         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2491           return R;
2492       if (isa<PHINode>(Op0))
2493         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2494           return NV;
2495     }
2496   }
2497
2498   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2499   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2500     if (LHS->equalsInt(0))
2501       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2502
2503   return 0;
2504 }
2505
2506 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2507   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2508
2509   // Handle the integer div common cases
2510   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2511     return Common;
2512
2513   // X udiv C^2 -> X >> C
2514   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2515   // if so, convert to a right shift.
2516   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2517     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2518       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2519                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2520   }
2521
2522   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2523   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2524     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2525         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2526       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2527       if (C1.isPowerOf2()) {
2528         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2529         const Type *NTy = N->getType();
2530         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2531           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2532           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2533         }
2534         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2535       }
2536     }
2537   }
2538   
2539   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2540   // where C1&C2 are powers of two.
2541   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2542     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2543       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2544         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2545         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2546           // Compute the shift amounts
2547           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2548           // Construct the "on true" case of the select
2549           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2550           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2551                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2552           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2553   
2554           // Construct the "on false" case of the select
2555           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2556           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2557                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2558           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2559
2560           // construct the select instruction and return it.
2561           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2562         }
2563       }
2564   return 0;
2565 }
2566
2567 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2568   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2569
2570   // Handle the integer div common cases
2571   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2572     return Common;
2573
2574   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2575     // sdiv X, -1 == -X
2576     if (RHS->isAllOnesValue())
2577       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2578
2579     // -X/C -> X/-C
2580     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2581       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2582   }
2583
2584   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2585   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2586   if (I.getType()->isInteger()) {
2587     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2588     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2589       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2590     }
2591   }      
2592   
2593   return 0;
2594 }
2595
2596 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2597   return commonDivTransforms(I);
2598 }
2599
2600 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2601 /// of some factor, return that factor.
2602 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2603   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2604     return CI;
2605   
2606   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2607   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2608   
2609   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2610   if (!I) return Result;
2611   
2612   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2613     // Handle multiplies by a constant, etc.
2614     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2615                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2616   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2617     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2618     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2619       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2620       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2621     }
2622   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2623     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2624       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2625       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2626       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2627         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2628                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2629     }
2630   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2631     // Only handle int->int casts.
2632     if (!CI->isIntegerCast())
2633       return Result;
2634     Value *Op = CI->getOperand(0);
2635     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2636   }    
2637   return Result;
2638 }
2639
2640 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2641 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2642 /// is used by the visitors to those instructions.
2643 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2644 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2645   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2646
2647   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2648   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2649     if (LHS->isNullValue())
2650       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2651
2652   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2653     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2654   if (isa<UndefValue>(Op1))
2655     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2656
2657   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2658   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2659     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2660     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2661     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2662     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2663     // simplified also.
2664     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2665       if (ST->isNullValue()) {
2666         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2667         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2668           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2669         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2670           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2671         else
2672           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2673         return &I;
2674       }
2675     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2676     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2677       if (ST->isNullValue()) {
2678         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2679         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2680           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2681         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2682           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2683         else
2684           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2685         return &I;
2686       }
2687   }
2688
2689   return 0;
2690 }
2691
2692 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2693 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2694 /// remainder instructions.
2695 /// @brief Common integer remainder transforms
2696 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2697   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2698
2699   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2700     return common;
2701
2702   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2703     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2704     if (RHS->equalsInt(0))
2705       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2706     
2707     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2708       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2709
2710     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2711       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2712         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2713           return R;
2714       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2715         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2716           return NV;
2717       }
2718       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2719       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2720         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2721     }
2722   }
2723
2724   return 0;
2725 }
2726
2727 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2728   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2729
2730   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2731     return common;
2732   
2733   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2734     // X urem C^2 -> X and C
2735     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2736     // if so, convert to a bitwise and.
2737     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2738       if (C->getValue().isPowerOf2())
2739         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2740   }
2741
2742   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2743     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2744     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2745         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2746       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2747         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2748         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2749                                                                    "tmp"), I);
2750         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2751       }
2752     }
2753   }
2754
2755   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2756   // where C1&C2 are powers of two.
2757   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2758     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2759       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2760         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2761         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2762             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2763           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2764             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2765           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2766             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2767           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2768         }
2769       }
2770   }
2771   
2772   return 0;
2773 }
2774
2775 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2776   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2777
2778   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2779     return common;
2780   
2781   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2782     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2783         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2784       // X % -Y -> X % Y
2785       AddUsesToWorkList(I);
2786       I.setOperand(1, RHSNeg);
2787       return &I;
2788     }
2789  
2790   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2791   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2792   APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2793   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2794     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2795     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2796   }
2797
2798   return 0;
2799 }
2800
2801 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2802   return commonRemTransforms(I);
2803 }
2804
2805 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2806 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2807   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2808   if (isSigned) {
2809     // Calculate 0111111111..11111
2810     APInt Val(APInt::getSignedMaxValue(TypeBits));
2811     return C->getValue() == Val-1;
2812   }
2813   return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2814 }
2815
2816 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2817 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2818   if (isSigned) {
2819     // Calculate 1111111111000000000000
2820     uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2821     APInt Val(APInt::getSignedMinValue(TypeBits));
2822     return C->getValue() == Val+1;
2823   }
2824   return C->getValue() == 1; // unsigned
2825 }
2826
2827 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2828 // constant.
2829 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2830   return CI->getValue().isPowerOf2();
2831 }
2832
2833 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2834 // This is the same as lowones(~X).
2835 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2836   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2837 }
2838
2839 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2840 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2841 ///
2842 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2843 ///
2844 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2845 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2846 ///
2847 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2848 ///   0  A > B
2849 ///   1  A == B
2850 ///   2  A < B
2851 ///
2852 /// <=>  Value  Definition
2853 /// 000     0   Always false
2854 /// 001     1   A >  B
2855 /// 010     2   A == B
2856 /// 011     3   A >= B
2857 /// 100     4   A <  B
2858 /// 101     5   A != B
2859 /// 110     6   A <= B
2860 /// 111     7   Always true
2861 ///  
2862 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2863   switch (ICI->getPredicate()) {
2864     // False -> 0
2865   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2866   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2867   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2868   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2869   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2870   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2871   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2872   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2873   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2874   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2875     // True -> 7
2876   default:
2877     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2878     return 0;
2879   }
2880 }
2881
2882 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2883 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2884 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2885 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2886 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2887   switch (code) {
2888   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2889   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2890   case  1: 
2891     if (sign)
2892       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2893     else
2894       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2895   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2896   case  3: 
2897     if (sign)
2898       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2899     else
2900       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2901   case  4: 
2902     if (sign)
2903       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2904     else
2905       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2906   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2907   case  6: 
2908     if (sign)
2909       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2910     else
2911       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2912   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2913   }
2914 }
2915
2916 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2917   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2918     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2919      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2920     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2921      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2922 }
2923
2924 namespace { 
2925 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2926 struct FoldICmpLogical {
2927   InstCombiner &IC;
2928   Value *LHS, *RHS;
2929   ICmpInst::Predicate pred;
2930   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2931     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2932       pred(ICI->getPredicate()) {}
2933   bool shouldApply(Value *V) const {
2934     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2935       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2936         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2937                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2938     return false;
2939   }
2940   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2941     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2942     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2943       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2944       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2945     }
2946
2947     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2948     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2949     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2950     unsigned Code;
2951     switch (Log.getOpcode()) {
2952     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2953     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2954     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2955     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2956     }
2957
2958     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2959                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2960       
2961     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2962     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2963       return I;
2964     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2965     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2966   }
2967 };
2968 } // end anonymous namespace
2969
2970 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2971 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2972 // guaranteed to be a binary operator.
2973 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2974                                     ConstantInt *OpRHS,
2975                                     ConstantInt *AndRHS,
2976                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2977   Value *X = Op->getOperand(0);
2978   Constant *Together = 0;
2979   if (!Op->isShift())
2980     Together = And(AndRHS, OpRHS);
2981
2982   switch (Op->getOpcode()) {
2983   case Instruction::Xor:
2984     if (Op->hasOneUse()) {
2985       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2986       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
2987       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
2988       And->takeName(Op);
2989       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
2990     }
2991     break;
2992   case Instruction::Or:
2993     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2994       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2995
2996     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2997       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2998       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
2999       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3000       Or->takeName(Op);
3001       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3002     }
3003     break;
3004   case Instruction::Add:
3005     if (Op->hasOneUse()) {
3006       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3007       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3008       // single bit constant.
3009       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3010
3011       // If there is only one bit set...
3012       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3013         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3014         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3015         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3016         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3017
3018         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3019         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3020           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3021           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3022           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3023           // no effect.
3024           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3025             TheAnd.setOperand(0, X);
3026             return &TheAnd;
3027           } else {
3028             // Pull the XOR out of the AND.
3029             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3030             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3031             NewAnd->takeName(Op);
3032             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3033           }
3034         }
3035       }
3036     }
3037     break;
3038
3039   case Instruction::Shl: {
3040     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3041     // the anded constant includes them, clear them now!
3042     //
3043     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3044     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3045     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3046     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3047
3048     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3049     // Masking out bits that the shift already masks
3050       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3051     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3052       TheAnd.setOperand(1, CI);
3053       return &TheAnd;
3054     }
3055     break;
3056   }
3057   case Instruction::LShr:
3058   {
3059     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3060     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3061     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3062     //
3063     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3064     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3065     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3066     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3067
3068     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3069     // Masking out bits that the shift already masks.
3070       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3071     } else if (CI != AndRHS) {
3072       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3073       return &TheAnd;
3074     }
3075     break;
3076   }
3077   case Instruction::AShr:
3078     // Signed shr.
3079     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3080     // with an and.
3081     if (Op->hasOneUse()) {
3082       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3083       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3084       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3085       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3086       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3087         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3088         // Make the argument unsigned.
3089         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3090         ShVal = InsertNewInstBefore(
3091             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3092                                    Op->getName()), TheAnd);
3093         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3094       }
3095     }
3096     break;
3097   }
3098   return 0;
3099 }
3100
3101
3102 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3103 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3104 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3105 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3106 /// insert new instructions.
3107 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3108                                            bool isSigned, bool Inside, 
3109                                            Instruction &IB) {
3110   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3111             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3112          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3113     
3114   if (Inside) {
3115     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3116       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3117
3118     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3119     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3120       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3121         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3122       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3123     }
3124
3125     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3126     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3127     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3128     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3129     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3130     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3131   }
3132
3133   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3134     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3135
3136   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3137   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3138   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3139     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3140         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3141     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3142   }
3143
3144   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3145   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3146   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3147   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3148   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3149   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3150   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3151 }
3152
3153 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3154 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3155 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3156 // not, since all 1s are not contiguous.
3157 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3158   const APInt& V = Val->getValue();
3159   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3160   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3161
3162   // look for the first zero bit after the run of ones
3163   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3164   // look for the first non-zero bit
3165   ME = V.getActiveBits(); 
3166   return true;
3167 }
3168
3169 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3170 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3171 /// the following xforms:
3172 /// 
3173 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3174 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3175 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3176 ///
3177 /// return (A +/- B).
3178 ///
3179 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3180                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3181                                         Instruction &I) {
3182   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3183   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3184       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3185
3186   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3187
3188   switch (LHSI->getOpcode()) {
3189   default: return 0;
3190   case Instruction::And:
3191     if (And(N, Mask) == Mask) {
3192       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3193       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3194            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3195           Mask->getValue().getBitWidth())
3196         break;
3197
3198       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3199       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3200       // is all N is, ignore it.
3201       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3202       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3203         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3204         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3205         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3206           break;
3207       }
3208     }
3209     return 0;
3210   case Instruction::Or:
3211   case Instruction::Xor:
3212     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3213     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3214          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3215         && And(N, Mask)->isZero())
3216       break;
3217     return 0;
3218   }
3219   
3220   Instruction *New;
3221   if (isSub)
3222     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3223   else
3224     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3225   return InsertNewInstBefore(New, I);
3226 }
3227
3228 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3229   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3230   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3231
3232   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3233     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3234
3235   // and X, X = X
3236   if (Op0 == Op1)
3237     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3238
3239   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3240   // purpose is to compute bits we don't care about.
3241   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3242     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3243     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3244     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3245                              KnownZero, KnownOne))
3246       return &I;
3247   } else {
3248     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3249       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3250         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3251     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3252       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3253     }
3254   }
3255   
3256   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3257     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3258     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3259
3260     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3261     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3262       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3263       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3264       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3265       switch (Op0I->getOpcode()) {
3266       case Instruction::Xor:
3267       case Instruction::Or:
3268         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3269         if (Op0I->hasOneUse()) {
3270           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3271             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3272             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3273                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3274             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3275             return BinaryOperator::create(
3276                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3277           }
3278           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3279               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3280             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3281             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3282                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3283             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3284             return BinaryOperator::create(
3285                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3286           }
3287         }
3288
3289         break;
3290       case Instruction::Add:
3291         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3292         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3293         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3294         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3295           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3296         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3297           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3298         break;
3299
3300       case Instruction::Sub:
3301         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3302         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3303         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3304         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3305           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3306         break;
3307       }
3308
3309       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3310         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3311           return Res;
3312     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3313       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3314       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3315       // frequently occurs for bitfield accesses.
3316       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3317         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3318             CastOp->getNumOperands() == 2)
3319           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3320             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3321               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3322               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3323               // This will fold the two constants together, which may allow 
3324               // other simplifications.
3325               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3326                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3327                 CastOp->getName()+".shrunk");
3328               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3329               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3330               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3331               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3332               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3333             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3334               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3335               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3336               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3337               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3338                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3339             }
3340       }
3341     }
3342
3343     // Try to fold constant and into select arguments.
3344     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3345       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3346         return R;
3347     if (isa<PHINode>(Op0))
3348       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3349         return NV;
3350   }
3351
3352   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3353   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3354
3355   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3356     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3357
3358   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3359   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3360     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3361                                                I.getName()+".demorgan");
3362     InsertNewInstBefore(Or, I);
3363     return BinaryOperator::createNot(Or);
3364   }
3365   
3366   {
3367     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3368     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3369       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3370         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3371     
3372       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3373       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3374         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3375           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3376       }
3377     }
3378     
3379     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3380       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3381         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3382
3383       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3384       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3385         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3386           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3387       }
3388     }
3389     
3390     if (Op0->hasOneUse() &&
3391         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3392       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3393         I.swapOperands();     // Simplify below
3394         std::swap(Op0, Op1);
3395       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3396         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3397         I.swapOperands();     // Simplify below
3398         std::swap(Op0, Op1);
3399       }
3400     }
3401     if (Op1->hasOneUse() &&
3402         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3403       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3404         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3405         std::swap(A, B);
3406       }
3407       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3408         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3409         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3410         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3411       }
3412     }
3413   }
3414   
3415   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3416     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3417     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3418       return R;
3419
3420     Value *LHSVal, *RHSVal;
3421     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3422     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3423     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3424       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3425         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3426             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3427             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3428             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3429             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3430             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3431           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3432           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3433             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3434           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3435           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3436           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3437             std::swap(LHS, RHS);
3438             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3439             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3440           }
3441
3442           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3443           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3444           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3445           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3446           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3447           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3448           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3449
3450           switch (LHSCC) {
3451           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3452           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3453             switch (RHSCC) {
3454             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3455             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3456             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3457             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3458               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3459             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3460             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3461             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3462               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3463             }
3464           case ICmpInst::ICMP_NE:
3465             switch (RHSCC) {
3466             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3467             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3468               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3469                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3470               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3471             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3472               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3473                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3474               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3475             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3476             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3477             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3478               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3479             case ICmpInst::ICMP_NE:
3480               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3481                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3482                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3483                                                       LHSVal->getName()+".off");
3484                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3485                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3486                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3487               }
3488               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3489             }
3490             break;
3491           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3492             switch (RHSCC) {
3493             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3494             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3495             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3496               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3497             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3498               break;
3499             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3500             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3501               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3502             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3503               break;
3504             }
3505             break;
3506           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3507             switch (RHSCC) {
3508             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3509             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3510             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3511               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3512             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3513               break;
3514             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3515             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3516               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3517             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3518               break;
3519             }
3520             break;
3521           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3522             switch (RHSCC) {
3523             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3524             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3525               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3526             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3527               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3528             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3529               break;
3530             case ICmpInst::ICMP_NE:
3531               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3532                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3533               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3534             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3535               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3536                                      true, I);
3537             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3538               break;
3539             }
3540             break;
3541           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3542             switch (RHSCC) {
3543             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3544             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3545               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3546             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3547               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3548             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3549               break;
3550             case ICmpInst::ICMP_NE:
3551               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3552                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3553               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3554             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3555               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3556                                      true, I);
3557             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3558               break;
3559             }
3560             break;
3561           }
3562         }
3563   }
3564
3565   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3566   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3567     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3568       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3569         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3570         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3571             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3572             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3573                               I.getType(), TD) &&
3574             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3575                               I.getType(), TD)) {
3576           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3577                                                          Op1C->getOperand(0),
3578                                                          I.getName());
3579           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3580           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3581         }
3582       }
3583     
3584   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3585   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3586     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3587       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3588           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3589           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3590         Instruction *NewOp =
3591           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3592                                                         SI1->getOperand(0),
3593                                                         SI0->getName()), I);
3594         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3595                                       SI1->getOperand(1));
3596       }
3597   }
3598
3599   return Changed ? &I : 0;
3600 }
3601
3602 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3603 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3604 /// yet, fill it in and return false.
3605 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3606   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3607   if (I == 0) return true;
3608
3609   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3610   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3611     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3612            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3613   
3614   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3615   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3616   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3617   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3618     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3619     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3620         8*(ByteValues.size()-1))
3621       return true;
3622     
3623     unsigned DestNo;
3624     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3625       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3626       DestNo = ByteValues.size()-1;
3627     } else {
3628       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3629       DestNo = 0;
3630     }
3631     
3632     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3633     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3634     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3635       return true;
3636     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3637     return false;
3638   }
3639   
3640   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3641   // don't have this.
3642   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3643   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3644   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3645       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3646     return true;
3647   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3648
3649   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3650   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3651       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3652     return true;
3653   
3654   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3655   unsigned DestByte;
3656   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3657     return true;
3658   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3659   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3660     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3661       break;
3662   // Unknown mask for bswap.
3663   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3664   
3665   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3666   unsigned SrcByte;
3667   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3668     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3669   else
3670     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3671   
3672   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3673   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3674     return true;
3675   
3676   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3677   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3678   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3679     return true;
3680   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3681   return false;
3682 }
3683
3684 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3685 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3686 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3687   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3688   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3689     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3690   
3691   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3692   /// defines each byte.
3693   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3694   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3695     
3696   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3697   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3698       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3699     return 0;
3700   
3701   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3702   Value *V = ByteValues[0];
3703   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3704   
3705   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3706   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3707     if (ByteValues[i] != V)
3708       return 0;
3709   const Type *Tys[] = { ITy, ITy };
3710   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3711   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 2);
3712   return new CallInst(F, V);
3713 }
3714
3715
3716 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3717   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3718   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3719
3720   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3721     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3722
3723   // or X, X = X
3724   if (Op0 == Op1)
3725     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3726
3727   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3728   // purpose is to compute bits we don't care about.
3729   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3730     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3731     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3732     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3733                              KnownZero, KnownOne))
3734       return &I;
3735   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3736     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
3737   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3738     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
3739       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
3740   }
3741     
3742
3743   
3744   // or X, -1 == -1
3745   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3746     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3747     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3748     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3749       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3750       InsertNewInstBefore(Or, I);
3751       Or->takeName(Op0);
3752       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
3753                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
3754     }
3755
3756     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3757     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3758       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3759       InsertNewInstBefore(Or, I);
3760       Or->takeName(Op0);
3761       return BinaryOperator::createXor(Or,
3762                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
3763     }
3764
3765     // Try to fold constant and into select arguments.
3766     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3767       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3768         return R;
3769     if (isa<PHINode>(Op0))
3770       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3771         return NV;
3772   }
3773
3774   Value *A = 0, *B = 0;
3775   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3776
3777   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3778     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3779       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3780   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3781     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3782       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3783
3784   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3785   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3786   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3787       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3788       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3789        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3790     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3791       return BSwap;
3792   }
3793   
3794   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3795   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3796       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3797     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3798     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3799     NOr->takeName(Op0);
3800     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3801   }
3802
3803   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3804   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3805       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3806     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3807     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3808     NOr->takeName(Op0);
3809     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3810   }
3811
3812   // (A & C)|(B & D)
3813   Value *C = 0, *D = 0;
3814   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
3815       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
3816     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
3817     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
3818     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
3819     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
3820       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3821       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3822       // replace with V+N.
3823       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
3824         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3825             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3826           // Add commutes, try both ways.
3827           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3828             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3829           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3830             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3831         }
3832         // Or commutes, try both ways.
3833         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3834             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3835           // Add commutes, try both ways.
3836           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3837             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3838           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3839             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3840         }
3841       }
3842       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
3843     }
3844     
3845     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
3846     // terms for V1 & (V2|V3).
3847     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
3848       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
3849         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
3850       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
3851         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
3852       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
3853         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
3854       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
3855         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
3856       
3857       if (V1) {
3858         Value *Or =
3859           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
3860         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
3861       }
3862       
3863       // (V1 & V3)|(V2 & ~V3) -> ((V1 ^ V2) & V3) ^ V2
3864       if (isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3865         // Try all combination of terms to find V3 and ~V3.
3866         if (A->hasOneUse() && match(A, m_Not(m_Value(V3)))) {
3867           if (V3 == B)
3868             V1 = D, V2 = C;
3869           else if (V3 == D)
3870             V1 = B, V2 = C;
3871         }
3872         if (B->hasOneUse() && match(B, m_Not(m_Value(V3)))) {
3873           if (V3 == A)
3874             V1 = C, V2 = D;
3875           else if (V3 == C)
3876             V1 = A, V2 = D;
3877         }
3878         if (C->hasOneUse() && match(C, m_Not(m_Value(V3)))) {
3879           if (V3 == B)
3880             V1 = D, V2 = A;
3881           else if (V3 == D)
3882             V1 = B, V2 = A;
3883         }
3884         if (D->hasOneUse() && match(D, m_Not(m_Value(V3)))) {
3885           if (V3 == A)
3886             V1 = C, V2 = B;
3887           else if (V3 == C)
3888             V1 = A, V2 = B;
3889         }
3890         if (V1) {
3891           A = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(V1, V2, "tmp"), I);
3892           A = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, V3, "tmp"), I);
3893           return BinaryOperator::createXor(A, V2);
3894         }
3895       }
3896     }
3897   }
3898   
3899   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3900   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3901     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3902       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3903           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3904           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3905         Instruction *NewOp =
3906         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3907                                                      SI1->getOperand(0),
3908                                                      SI0->getName()), I);
3909         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3910                                       SI1->getOperand(1));
3911       }
3912   }
3913
3914   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3915     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3916       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3917   } else {
3918     A = 0;
3919   }
3920   // Note, A is still live here!
3921   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3922     if (Op0 == B)
3923       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3924
3925     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3926     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3927       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3928                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3929       return BinaryOperator::createNot(And);
3930     }
3931   }
3932
3933   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3934   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3935     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3936       return R;
3937
3938     Value *LHSVal, *RHSVal;
3939     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3940     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3941     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3942       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3943         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3944             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3945             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3946             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3947             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3948             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3949             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
3950             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
3951           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3952           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3953           bool NeedsSwap;
3954           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
3955             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3956           else
3957             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3958             
3959           if (NeedsSwap) {
3960             std::swap(LHS, RHS);
3961             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3962             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3963           }
3964
3965           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3966           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3967           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3968           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3969           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3970           // equal.
3971           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3972
3973           switch (LHSCC) {
3974           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3975           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3976             switch (RHSCC) {
3977             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3978             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3979               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3980                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3981                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3982                                                       LHSVal->getName()+".off");
3983                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3984                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3985                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3986               }
3987               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3988             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3989             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3990               break;
3991             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3992             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3993             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3994               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3995             }
3996             break;
3997           case ICmpInst::ICMP_NE:
3998             switch (RHSCC) {
3999             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4000             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4001             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4002             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4003               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4004             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4005             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4006             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4007               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4008             }
4009             break;
4010           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4011             switch (RHSCC) {
4012             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4013             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4014               break;
4015             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4016               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4017                                      false, I);
4018             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4019               break;
4020             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4021             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4022               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4023             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4024               break;
4025             }
4026             break;
4027           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4028             switch (RHSCC) {
4029             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4030             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4031               break;
4032             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4033               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4034                                      false, I);
4035             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4036               break;
4037             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4038             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4039               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4040             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4041               break;
4042             }
4043             break;
4044           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4045             switch (RHSCC) {
4046             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4047             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4048             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4049               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4050             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4051               break;
4052             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4053             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4054               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4055             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4056               break;
4057             }
4058             break;
4059           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4060             switch (RHSCC) {
4061             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4062             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4063             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4064               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4065             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4066               break;
4067             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4068             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4069               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4070             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4071               break;
4072             }
4073             break;
4074           }
4075         }
4076   }
4077     
4078   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4079   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4080     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4081       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4082         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4083         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4084             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4085             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4086                               I.getType(), TD) &&
4087             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4088                               I.getType(), TD)) {
4089           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4090                                                         Op1C->getOperand(0),
4091                                                         I.getName());
4092           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4093           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4094         }
4095       }
4096       
4097
4098   return Changed ? &I : 0;
4099 }
4100
4101 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4102 struct XorSelf {
4103   Value *RHS;
4104   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4105   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4106   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4107     return &Xor;
4108   }
4109 };
4110
4111
4112 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4113   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4114   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4115
4116   if (isa<UndefValue>(Op1))
4117     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4118
4119   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4120   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4121     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
4122     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4123   }
4124   
4125   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4126   // purpose is to compute bits we don't care about.
4127   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4128     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4129     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4130     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4131                              KnownZero, KnownOne))
4132       return &I;
4133   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4134     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4135   }
4136
4137   // Is this a ~ operation?
4138   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4139     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4140     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4141     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4142       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4143           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4144         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4145         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4146           Instruction *NotY =
4147             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4148                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4149           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4150           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4151             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4152           else
4153             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4154         }
4155       }
4156     }
4157   }
4158   
4159   
4160   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4161     // xor (icmp A, B), true = not (icmp A, B) = !icmp A, B
4162     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4163       if (RHS == ConstantInt::getTrue() && ICI->hasOneUse())
4164         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4165                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4166
4167     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4168       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4169       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4170         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4171           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4172           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4173                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4174           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4175         }
4176           
4177       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4178         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4179           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4180           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4181             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4182             return BinaryOperator::createSub(
4183                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4184                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4185                                           Op0I->getOperand(0));
4186           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4187             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4188             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4189             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4190
4191           }
4192         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4193           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4194           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4195             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4196             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4197             // NewRHS.
4198             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4199             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4200                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4201             AddToWorkList(Op0I);
4202             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4203             I.setOperand(1, NewRHS);
4204             return &I;
4205           }
4206         }
4207     }
4208
4209     // Try to fold constant and into select arguments.
4210     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4211       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4212         return R;
4213     if (isa<PHINode>(Op0))
4214       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4215         return NV;
4216   }
4217
4218   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4219     if (X == Op1)
4220       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4221
4222   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4223     if (X == Op0)
4224       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4225
4226   
4227   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4228   if (Op1I) {
4229     Value *A, *B;
4230     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4231       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4232         Op1I->swapOperands();
4233         I.swapOperands();
4234         std::swap(Op0, Op1);
4235       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4236         I.swapOperands();     // Simplified below.
4237         std::swap(Op0, Op1);
4238       }
4239     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4240       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4241         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4242       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4243         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4244     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4245       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4246         Op1I->swapOperands();
4247         std::swap(A, B);
4248       }
4249       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4250         I.swapOperands();     // Simplified below.
4251         std::swap(Op0, Op1);
4252       }
4253     }
4254   }
4255   
4256   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4257   if (Op0I) {
4258     Value *A, *B;
4259     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4260       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4261         std::swap(A, B);
4262       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4263         Instruction *NotB =
4264           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4265         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4266       }
4267     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4268       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4269         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4270       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4271         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4272     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4273       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4274         std::swap(A, B);
4275       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4276           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4277         Instruction *N =
4278           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4279         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4280       }
4281     }
4282   }
4283   
4284   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4285   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4286       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4287       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4288       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4289     Instruction *NewOp =
4290       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4291                                                     Op1I->getOperand(0),
4292                                                     Op0I->getName()), I);
4293     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4294                                   Op1I->getOperand(1));
4295   }
4296     
4297   if (Op0I && Op1I) {
4298     Value *A, *B, *C, *D;
4299     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4300     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4301         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4302       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4303         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4304     }
4305     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4306     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4307         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4308       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4309         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4310     }
4311     
4312     // (A & B)^(C & D)
4313     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4314         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4315         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4316       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4317       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4318       if (A == C)
4319         X = A, Y = B, Z = D;
4320       else if (A == D)
4321         X = A, Y = B, Z = C;
4322       else if (B == C)
4323         X = B, Y = A, Z = D;
4324       else if (B == D)
4325         X = B, Y = A, Z = C;
4326       
4327       if (X) {
4328         Instruction *NewOp =
4329         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4330         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4331       }
4332     }
4333   }
4334     
4335   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4336   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4337     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4338       return R;
4339
4340   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4341   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4342     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4343       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4344         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4345         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4346             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4347             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4348                               I.getType(), TD) &&
4349             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4350                               I.getType(), TD)) {
4351           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4352                                                          Op1C->getOperand(0),
4353                                                          I.getName());
4354           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4355           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4356         }
4357       }
4358
4359   return Changed ? &I : 0;
4360 }
4361
4362 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4363 /// overflowed for this type.
4364 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4365                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4366   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4367
4368   if (IsSigned)
4369     if (In2->getValue().isNegative())
4370       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4371     else
4372       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4373   else
4374     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4375 }
4376
4377 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4378 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4379 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4380 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4381   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4382   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4383   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4384   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4385
4386   // Build a mask for high order bits.
4387   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4388   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4389
4390   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4391     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4392     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4393     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4394       if (OpC->isZero()) continue;
4395       
4396       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4397       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4398         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4399         
4400         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4401           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4402         else
4403           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4404                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4405                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4406                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4407         continue;
4408       }
4409       
4410       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4411       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4412       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4413       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4414         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4415       else {
4416         // Emit an add instruction.
4417         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4418            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4419                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4420       }
4421       continue;
4422     }
4423     // Convert to correct type.
4424     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4425       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4426         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4427       else
4428         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4429                                                  Op->getName()+".c"), I);
4430     }
4431     if (Size != 1) {
4432       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4433       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4434         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4435       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4436         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4437                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4438     }
4439
4440     // Emit an add instruction.
4441     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4442       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4443                                     cast<Constant>(Result));
4444     else
4445       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4446                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4447   }
4448   return Result;
4449 }
4450
4451 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4452 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4453 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4454                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4455                                        Instruction &I) {
4456   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4457
4458   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4459     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4460       RHS = CI->getOperand(0);
4461
4462   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4463   if (PtrBase == RHS) {
4464     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4465     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4466     // each index is zero or not.
4467     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4468       Instruction *InVal = 0;
4469       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4470       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4471         bool EmitIt = true;
4472         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4473           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4474             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4475           if (C->isNullValue())
4476             EmitIt = false;
4477           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4478             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4479           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4480             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4481                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4482                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4483         }
4484
4485         if (EmitIt) {
4486           Instruction *Comp =
4487             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4488                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4489           if (InVal == 0)
4490             InVal = Comp;
4491           else {
4492             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4493             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4494             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4495               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4496             else                              // True if all are equal
4497               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4498           }
4499         }
4500       }
4501
4502       if (InVal)
4503         return InVal;
4504       else
4505         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4506         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4507                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4508     }
4509
4510     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4511     // the result to fold to a constant!
4512     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4513       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4514       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4515       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4516                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4517     }
4518   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4519     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4520     // compare the base pointer.
4521     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4522       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4523       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4524                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4525       if (IndicesTheSame)
4526         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4527           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4528             IndicesTheSame = false;
4529             break;
4530           }
4531
4532       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4533       if (IndicesTheSame)
4534         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4535                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4536
4537       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4538       // different, bail out.
4539       return 0;
4540     }
4541
4542     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4543     bool AllZeros = true;
4544     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4545       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4546           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4547         AllZeros = false;
4548         break;
4549       }
4550     if (AllZeros)
4551       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4552                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4553
4554     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4555     AllZeros = true;
4556     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4557       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4558           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4559         AllZeros = false;
4560         break;
4561       }
4562     if (AllZeros)
4563       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4564
4565     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4566       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4567       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4568       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4569       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4570         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4571           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4572                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4573             // Irreconcilable differences.
4574             NumDifferences = 2;
4575             break;
4576           } else {
4577             if (NumDifferences++) break;
4578             DiffOperand = i;
4579           }
4580         }
4581
4582       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4583         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4584                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4585                                                     Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4586       else if (NumDifferences == 1) {
4587         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4588         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4589         // Make sure we do a signed comparison here.
4590         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4591       }
4592     }
4593
4594     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4595     // the result to fold to a constant!
4596     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4597         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4598       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4599       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4600       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4601       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4602     }
4603   }
4604   return 0;
4605 }
4606
4607 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4608   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4609   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4610
4611   // Fold trivial predicates.
4612   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4613     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4614   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4615     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4616   
4617   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4618   if (Op0 == Op1) {
4619     switch (I.getPredicate()) {
4620     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4621     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4622     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4623     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4624       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4625     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4626     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4627     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4628       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4629       
4630     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4631     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4632     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4633     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4634       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4635       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4636       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4637       return &I;
4638       
4639     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4640     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4641     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4642     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4643       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4644       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4645       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4646       return &I;
4647     }
4648   }
4649     
4650   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4651     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4652
4653   // Handle fcmp with constant RHS
4654   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4655     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4656       switch (LHSI->getOpcode()) {
4657       case Instruction::PHI:
4658         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4659           return NV;
4660         break;
4661       case Instruction::Select:
4662         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4663         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4664         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4665         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4666         if (LHSI->hasOneUse()) {
4667           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4668             // Fold the known value into the constant operand.
4669             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4670             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4671             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4672                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4673                                                       I.getName()), I);
4674           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4675             // Fold the known value into the constant operand.
4676             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4677             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4678             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4679                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4680                                                       I.getName()), I);
4681           }
4682         }
4683
4684         if (Op1)
4685           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4686         break;
4687       }
4688   }
4689
4690   return Changed ? &I : 0;
4691 }
4692
4693 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4694   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4695   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4696   const Type *Ty = Op0->getType();
4697
4698   // icmp X, X
4699   if (Op0 == Op1)
4700     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4701                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4702
4703   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4704     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4705
4706   // icmp of GlobalValues can never equal each other as long as they aren't
4707   // external weak linkage type.
4708   if (GlobalValue *GV0 = dyn_cast<GlobalValue>(Op0))
4709     if (GlobalValue *GV1 = dyn_cast<GlobalValue>(Op1))
4710       if (!GV0->hasExternalWeakLinkage() || !GV1->hasExternalWeakLinkage())
4711         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4712                                                        !isTrueWhenEqual(I)));
4713
4714   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4715   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4716   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4717        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4718       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4719        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4720     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4721                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4722
4723   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4724   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4725     switch (I.getPredicate()) {
4726     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4727     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4728       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4729       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4730       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4731     }
4732     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4733       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4734
4735     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4736     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4737       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4738       // FALL THROUGH
4739     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4740     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4741       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4742       InsertNewInstBefore(Not, I);
4743       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4744     }
4745     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4746     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4747       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4748       // FALL THROUGH
4749     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4750     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4751       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4752       InsertNewInstBefore(Not, I);
4753       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4754     }
4755     }
4756   }
4757
4758   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4759   // can be folded into the comparison.
4760   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4761     switch (I.getPredicate()) {
4762     default: break;
4763     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4764       if (CI->isMinValue(false))
4765         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4766       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4767         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4768       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4769         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4770       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4771       if (CI->isMinValue(true))
4772         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4773                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4774           
4775       break;
4776
4777     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4778       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4779         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4780       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4781         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4782       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4783         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4784       break;
4785
4786     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4787       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4788         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4789       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4790         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4791       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4792         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4793         
4794       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
4795       if (CI->isMaxValue(true))
4796         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
4797                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
4798       break;
4799
4800     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4801       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4802         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4803       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4804         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4805       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4806         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4807       break;
4808
4809     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4810       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4811         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4812       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4813         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4814       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4815         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4816       break;
4817
4818     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4819       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4820         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4821       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4822         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4823       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4824         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4825       break;
4826
4827     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4828       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4829         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4830       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4831         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4832       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4833         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4834       break;
4835
4836     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4837       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4838         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4839       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4840         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4841       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4842         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4843       break;
4844     }
4845
4846     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4847     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4848     // already been handled above, this requires little checking.
4849     //
4850     switch (I.getPredicate()) {
4851       default: break;
4852       case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4853         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4854       case ICmpInst::ICMP_SLE:
4855         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4856       case ICmpInst::ICMP_UGE:
4857         return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4858       case ICmpInst::ICMP_SGE:
4859         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4860     }
4861     
4862     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4863     // in the input.
4864     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4865     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4866     if (SimplifyDemandedBits(Op0, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4867                              KnownZero, KnownOne, 0))
4868       return &I;
4869         
4870     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4871     // in.
4872     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4873       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4874       // EQ and NE we use unsigned values.
4875       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
4876       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
4877       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4878         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4879                                                Max);
4880       } else {
4881         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4882                                                  Max);
4883       }
4884       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4885       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4886       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4887         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4888           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4889         break;
4890       case ICmpInst::ICMP_NE:
4891         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4892           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4893         break;
4894       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4895         if (Max.ult(RHSVal))
4896           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4897         if (Min.uge(RHSVal))
4898           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4899         break;
4900       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4901         if (Min.ugt(RHSVal))
4902           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4903         if (Max.ule(RHSVal))
4904           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4905         break;
4906       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4907         if (Max.slt(RHSVal))
4908           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4909         if (Min.sgt(RHSVal))
4910           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4911         break;
4912       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4913         if (Min.sgt(RHSVal))
4914           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4915         if (Max.sle(RHSVal))
4916           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4917         break;
4918       }
4919     }
4920           
4921     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4922     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4923     // instruction can be folded into the icmp 
4924     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4925       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
4926         return Res;
4927   }
4928
4929   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
4930   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4931     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4932       switch (LHSI->getOpcode()) {
4933       case Instruction::GetElementPtr:
4934         if (RHSC->isNullValue()) {
4935           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
4936           bool isAllZeros = true;
4937           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
4938             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
4939                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
4940               isAllZeros = false;
4941               break;
4942             }
4943           if (isAllZeros)
4944             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
4945                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
4946         }
4947         break;
4948
4949       case Instruction::PHI:
4950         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4951           return NV;
4952         break;
4953       case Instruction::Select: {
4954         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4955         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4956         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4957         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4958         if (LHSI->hasOneUse()) {
4959           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4960             // Fold the known value into the constant operand.
4961             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4962             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4963             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4964                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
4965                                                    I.getName()), I);
4966           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4967             // Fold the known value into the constant operand.
4968             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
4969             // Insert a new ICmp of the other select operand.
4970             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
4971                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
4972                                                    I.getName()), I);
4973           }
4974         }
4975
4976         if (Op1)
4977           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4978         break;
4979       }
4980       case Instruction::Malloc:
4981         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
4982         // can assume it is successful and remove the malloc.
4983         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
4984           AddToWorkList(LHSI);
4985           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4986                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
4987         }
4988         break;
4989       }
4990   }
4991
4992   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
4993   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
4994     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
4995       return NI;
4996   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
4997     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
4998                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
4999       return NI;
5000
5001   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5002   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5003   // now.
5004   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5005     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5006         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5007       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5008       // operand, where it can often be eliminated completely.
5009       Op0 = CI->getOperand(0);
5010
5011       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5012       // so eliminate it as well.
5013       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5014         Op1 = CI2->getOperand(0);
5015
5016       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5017       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5018         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5019           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5020         } else {
5021           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5022           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5023         }
5024       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5025     }
5026   }
5027   
5028   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5029     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5030     // This comes up when you have code like
5031     //   int X = A < B;
5032     //   if (X) ...
5033     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5034     // with a constant or another cast from the same type.
5035     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5036       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5037         return R;
5038   }
5039   
5040   if (I.isEquality()) {
5041     Value *A, *B, *C, *D;
5042     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5043       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5044         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5045         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5046                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5047       }
5048
5049       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5050         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5051         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5052           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5053             if (Op1->hasOneUse()) {
5054               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5055               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5056               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5057                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5058             }
5059         
5060         // A^B == A^D -> B == D
5061         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5062         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5063         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5064         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5065       }
5066     }
5067     
5068     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5069         (A == Op0 || B == Op0)) {
5070       // A == (A^B)  ->  B == 0
5071       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5072       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5073                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5074     }
5075     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5076       // (A-B) == A  ->  B == 0
5077       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5078                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5079     }
5080     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5081       // A == (A-B)  ->  B == 0
5082       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5083                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5084     }
5085     
5086     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5087     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5088         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5089         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5090       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5091       
5092       if (A == C) {
5093         X = B; Y = D; Z = A;
5094       } else if (A == D) {
5095         X = B; Y = C; Z = A;
5096       } else if (B == C) {
5097         X = A; Y = D; Z = B;
5098       } else if (B == D) {
5099         X = A; Y = C; Z = B;
5100       }
5101       
5102       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5103         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5104         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5105         I.setOperand(0, Op1);
5106         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5107         return &I;
5108       }
5109     }
5110   }
5111   return Changed ? &I : 0;
5112 }
5113
5114
5115 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5116 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5117 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5118                                           ConstantInt *DivRHS) {
5119   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5120   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5121   
5122   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5123   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5124   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5125   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5126   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5127   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5128   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5129   // if it finds it. 
5130   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5131   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5132     return 0;
5133   if (DivRHS->isZero())
5134     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5135
5136   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5137   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5138   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5139   // instead of computing a divide. 
5140   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5141
5142   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5143   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5144   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5145   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5146                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5147
5148   // Get the ICmp opcode
5149   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5150
5151   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5152   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5153   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5154   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5155   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5156   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5157   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5158   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5159   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5160   
5161   
5162   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5163     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5164     LoBound = Prod;
5165     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5166     if (!HiOverflow)
5167       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5168   } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
5169     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5170       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5171       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5172       HiBound = DivRHS;
5173     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5174       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5175       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5176       if (!HiOverflow)
5177         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5178     } else {                       // (X / pos) op neg
5179       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5180       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5181       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5182                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5183       HiBound = AddOne(Prod);
5184       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5185     }
5186   } else {                         // Divisor is < 0.
5187     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5188       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5189       LoBound = AddOne(DivRHS);
5190       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5191       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5192         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5193         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5194       }
5195     } else if (CmpRHSV.isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5196       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5197       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5198       if (!LoOverflow)
5199         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5200       HiBound = AddOne(Prod);
5201     } else {                       // (X / neg) op neg
5202       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5203       LoBound = Prod;
5204       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5205       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5206     }
5207     
5208     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5209     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5210   }
5211
5212   Value *X = DivI->getOperand(0);
5213   switch (Pred) {
5214   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5215   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5216     if (LoOverflow && HiOverflow)
5217       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5218     else if (HiOverflow)
5219       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5220                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5221     else if (LoOverflow)
5222       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5223                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5224     else
5225       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5226   case ICmpInst::ICMP_NE:
5227     if (LoOverflow && HiOverflow)
5228       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5229     else if (HiOverflow)
5230       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5231                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5232     else if (LoOverflow)
5233       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5234                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5235     else
5236       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5237   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5238   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5239     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5240       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5241     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5242       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5243     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5244   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5245   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5246     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5247       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5248     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5249       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5250     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5251       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5252     else
5253       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5254   }
5255 }
5256
5257
5258 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5259 ///
5260 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5261                                                           Instruction *LHSI,
5262                                                           ConstantInt *RHS) {
5263   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5264   
5265   switch (LHSI->getOpcode()) {
5266   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5267     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5268       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5269       // fold the xor.
5270       if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0 ||
5271           ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue()) {
5272         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5273         
5274         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5275         // the operation, just stop using the Xor.
5276         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5277           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5278           AddToWorkList(LHSI);
5279           return &ICI;
5280         }
5281         
5282         // Was the old condition true if the operand is positive?
5283         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5284         
5285         // If so, the new one isn't.
5286         isTrueIfPositive ^= true;
5287         
5288         if (isTrueIfPositive)
5289           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5290         else
5291           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5292       }
5293     }
5294     break;
5295   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5296     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5297         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5298       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5299       
5300       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5301       // and/compare to be the input width without changing the value
5302       // produced, eliminating a cast.
5303       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5304         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5305         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5306         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5307         // bit would not work.
5308         if (Cast->hasOneUse() &&
5309             (ICI.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
5310              RHSV.isPositive())) {
5311           uint32_t BitWidth = 
5312             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5313           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5314           NewCST.zext(BitWidth);
5315           APInt NewCI = RHSV;
5316           NewCI.zext(BitWidth);
5317           Instruction *NewAnd = 
5318             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5319                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5320           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5321           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5322                               ConstantInt::get(NewCI));
5323         }
5324       }
5325       
5326       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5327       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5328       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5329       // access.
5330       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5331       if (Shift && !Shift->isShift())
5332         Shift = 0;
5333       
5334       ConstantInt *ShAmt;
5335       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5336       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5337       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5338       
5339       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5340       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5341       // rights, as they sign-extend.
5342       if (ShAmt) {
5343         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5344         if (!CanFold) {
5345           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5346           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5347           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5348           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5349           
5350           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5351           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5352                AndCST->getValue()) == 0)
5353             CanFold = true;
5354         }
5355         
5356         if (CanFold) {
5357           Constant *NewCst;
5358           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5359             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5360           else
5361             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5362           
5363           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5364           // compared.
5365           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5366             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5367             // As a special case, check to see if this means that the
5368             // result is always true or false now.
5369             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5370               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5371             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5372               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5373           } else {
5374             ICI.setOperand(1, NewCst);
5375             Constant *NewAndCST;
5376             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5377               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5378             else
5379               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5380             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5381             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5382             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5383             AddUsesToWorkList(ICI);
5384             return &ICI;
5385           }
5386         }
5387       }
5388       
5389       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5390       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5391       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5392       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5393           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5394           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5395         // Compute C << Y.
5396         Value *NS;
5397         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5398           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5399                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5400         } else {
5401           // Insert a logical shift.
5402           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5403                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5404         }
5405         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5406         
5407         // Compute X & (C << Y).
5408         Instruction *NewAnd = 
5409           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5410         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5411         
5412         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5413         return &ICI;
5414       }
5415     }
5416     break;
5417     
5418   case Instruction::Shl:         // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5419     if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5420       if (ICI.isEquality()) {
5421         uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5422         
5423         // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5424         // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5425         // simplified.
5426         if (ShAmt->uge(TypeBits))
5427           break;
5428         
5429         // If we are comparing against bits always shifted out, the
5430         // comparison cannot succeed.
5431         Constant *Comp =
5432           ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5433         if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5434           bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5435           Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5436           return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5437         }
5438         
5439         if (LHSI->hasOneUse()) {
5440           // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5441           uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5442           Constant *Mask =
5443             ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5444           
5445           Instruction *AndI =
5446             BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5447                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
5448           Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5449           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5450                               ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5451         }
5452       }
5453     }
5454     break;
5455     
5456   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5457   case Instruction::AShr:
5458     if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5459       if (ICI.isEquality()) {
5460         // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5461         // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5462         // simplified.
5463         uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5464         if (ShAmt->uge(TypeBits))
5465           break;
5466         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5467         
5468         // If we are comparing against bits always shifted out, the
5469         // comparison cannot succeed.
5470         APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5471         if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5472           Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5473         else
5474           Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5475         
5476         if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5477           bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5478           Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5479           return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5480         }
5481         
5482         if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5483           // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5484           APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5485           Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5486           
5487           Instruction *AndI =
5488             BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5489                                       Mask, LHSI->getName()+".mask");
5490           Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5491           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5492                               ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5493         }
5494       }
5495     }
5496     break;
5497     
5498   case Instruction::SDiv:
5499   case Instruction::UDiv:
5500     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5501     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5502     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5503     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5504     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5505     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5506     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5507       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5508                                           DivRHS))
5509         return R;
5510     break;
5511   }
5512   
5513   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5514   if (ICI.isEquality()) {
5515     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5516     
5517     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5518     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5519     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5520       switch (BO->getOpcode()) {
5521       case Instruction::SRem:
5522         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5523         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5524           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5525           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5526             Instruction *NewRem =
5527               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5528                                          BO->getName());
5529             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5530             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5531                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5532           }
5533         }
5534         break;
5535       case Instruction::Add:
5536         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5537         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5538           if (BO->hasOneUse())
5539             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5540                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5541         } else if (RHSV == 0) {
5542           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5543           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5544           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5545           
5546           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5547             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5548           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5549             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5550           else if (BO->hasOneUse()) {
5551             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5552             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5553             Neg->takeName(BO);
5554             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5555           }
5556         }
5557         break;
5558       case Instruction::Xor:
5559         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5560         // the explicit xor.
5561         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5562           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5563                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5564         
5565         // FALLTHROUGH
5566       case Instruction::Sub:
5567         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5568         if (RHSV == 0)
5569           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5570                               BO->getOperand(1));
5571         break;
5572         
5573       case Instruction::Or:
5574         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5575         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5576         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5577           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5578           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5579             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5580                                                              isICMP_NE));
5581         }
5582         break;
5583         
5584       case Instruction::And:
5585         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5586           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5587           // comparison can never succeed!
5588           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5589             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5590                                                              isICMP_NE));
5591           
5592           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5593           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5594             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5595                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5596                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5597           
5598           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5599           if (isSignBit(BOC)) {
5600             Value *X = BO->getOperand(0);
5601             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5602             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5603               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5604             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5605           }
5606           
5607           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5608           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5609             Value *X = BO->getOperand(0);
5610             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5611             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5612               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5613             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5614           }
5615         }
5616       default: break;
5617       }
5618     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5619       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5620       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5621         AddToWorkList(II);
5622         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5623         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5624         return &ICI;
5625       }
5626     }
5627   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5628             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5629             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5630     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5631       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5632       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5633       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5634       if (SrcTy->isInteger() && 
5635           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5636         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5637         // smaller constant values.
5638         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5639           // X u< 128 => X s> -1
5640           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5641                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5642         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5643                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5644           // X u> 127 => X s< 0
5645           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5646                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5647         }
5648       }
5649     }
5650   }
5651   return 0;
5652 }
5653
5654 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5655 /// We only handle extending casts so far.
5656 ///
5657 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5658   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5659   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5660   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5661   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5662   Value *RHSCIOp;
5663
5664   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5665   // integer type is the same size as the pointer type.
5666   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5667       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5668          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5669     Value *RHSOp = 0;
5670     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5671       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5672     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5673       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5674       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5675       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5676         RHSOp = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, RHSOp,
5677                                  LHSCIOp->getType(), ICI);
5678     }
5679
5680     if (RHSOp)
5681       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5682   }
5683   
5684   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5685   // Enforce this.
5686   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5687       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5688     return 0;
5689
5690   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5691   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5692
5693   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5694     // Not an extension from the same type?
5695     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5696     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5697       return 0;
5698     
5699     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5700     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5701     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5702       return 0;
5703
5704     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5705     // then we can't handle this.
5706     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5707       return 0;
5708     
5709     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5710     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5711   }
5712
5713   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5714   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5715   if (!CI)
5716     return 0;
5717
5718   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5719   // reextended to DestTy.
5720   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5721   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5722
5723   // If the re-extended constant didn't change...
5724   if (Res2 == CI) {
5725     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5726     // For example, we might have:
5727     //    %A = sext short %X to uint
5728     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5729     // It is incorrect to transform this into 
5730     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5731     // because %A may have negative value. 
5732     //
5733     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5734     // OR operation is EQ/NE.
5735     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5736       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5737     else
5738       return 0;
5739   }
5740
5741   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5742   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5743
5744   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5745   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5746   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5747     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5748   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5749     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5750
5751   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5752   // should have been folded away previously and not enter in here.
5753   Value *Result;
5754   if (isSignedCmp) {
5755     // We're performing a signed comparison.
5756     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5757       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5758     else
5759       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5760   } else {
5761     // We're performing an unsigned comparison.
5762     if (isSignedExt) {
5763       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5764       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5765       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5766       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5767                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5768     } else {
5769       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5770       Result = ConstantInt::getTrue();
5771     }
5772   }
5773
5774   // Finally, return the value computed.
5775   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5776       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5777     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5778   } else {
5779     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5780             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5781            "ICmp should be folded!");
5782     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5783       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5784     else
5785       return BinaryOperator::createNot(Result);
5786   }
5787 }
5788
5789 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5790   return commonShiftTransforms(I);
5791 }
5792
5793 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5794   return commonShiftTransforms(I);
5795 }
5796
5797 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5798   return commonShiftTransforms(I);
5799 }
5800
5801 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5802   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5803   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5804
5805   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5806   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5807   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5808       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5809     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5810   
5811   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5812     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5813       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5814     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5815       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5816   }
5817   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5818     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5819       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5820     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5821       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5822   }
5823
5824   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5825   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5826     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5827       if (CSI->isAllOnesValue())
5828         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5829
5830   // Try to fold constant and into select arguments.
5831   if (isa<Constant>(Op0))
5832     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5833       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5834         return R;
5835
5836   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5837   if (I.isArithmeticShift()) {
5838     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5839           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5840       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5841     }
5842   }
5843
5844   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5845     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5846       return Res;
5847   return 0;
5848 }
5849
5850 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5851                                                BinaryOperator &I) {
5852   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5853
5854   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5855   // purpose is to compute bits we don't care about.
5856   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5857   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5858   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5859                            KnownZero, KnownOne))
5860     return &I;
5861   
5862   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5863   // of a signed value.
5864   //
5865   if (Op1->uge(TypeBits)) {
5866     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5867       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5868     else {
5869       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5870       return &I;
5871     }
5872   }
5873   
5874   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5875   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5876     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5877       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5878         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5879                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5880   
5881   // Try to fold constant and into select arguments.
5882   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5883     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5884       return R;
5885   if (isa<PHINode>(Op0))
5886     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5887       return NV;
5888   
5889   if (Op0->hasOneUse()) {
5890     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5891       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5892       Value *V1, *V2;
5893       ConstantInt *CC;
5894       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5895         default: break;
5896         case Instruction::Add:
5897         case Instruction::And:
5898         case Instruction::Or:
5899         case Instruction::Xor: {
5900           // These operators commute.
5901           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5902           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5903               match(Op0BO->getOperand(1),
5904                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5905             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5906                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5907                                             Op0BO->getName());
5908             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5909             Instruction *X = 
5910               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5911                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5912             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5913             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5914             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5915                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5916           }
5917           
5918           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5919           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5920           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5921               match(Op0BOOp1, 
5922                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5923               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5924               V2 == Op1) {
5925             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5926                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5927                                                      Op0BO->getName());
5928             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5929             Instruction *XM =
5930               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5931                                         V1->getName()+".mask");
5932             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5933             
5934             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5935           }
5936         }
5937           
5938         // FALL THROUGH.
5939         case Instruction::Sub: {
5940           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5941           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5942               match(Op0BO->getOperand(0),
5943                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5944             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5945                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5946                                                      Op0BO->getName());
5947             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5948             Instruction *X =
5949               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5950                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5951             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5952             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
5953             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
5954                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
5955           }
5956           
5957           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5958           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5959               match(Op0BO->getOperand(0),
5960                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5961                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5962               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5963                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5964             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5965                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5966                                                      Op0BO->getName());
5967             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5968             Instruction *XM =
5969               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5970                                         V1->getName()+".mask");
5971             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5972             
5973             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5974           }
5975           
5976           break;
5977         }
5978       }
5979       
5980       
5981       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5982       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5983       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5984         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
5985         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
5986         
5987         switch (Op0BO->getOpcode()) {
5988           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
5989           case Instruction::Add:
5990             isValid = isLeftShift;
5991             break;
5992           case Instruction::Or:
5993           case Instruction::Xor:
5994             highBitSet = false;
5995             break;
5996           case Instruction::And:
5997             highBitSet = true;
5998             break;
5999         }
6000         
6001         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6002         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6003         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6004         // the constant which would cause it to be modified for this
6005         // operation.
6006         //
6007         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6008           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6009         }
6010         
6011         if (isValid) {
6012           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6013           
6014           Instruction *NewShift =
6015             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6016           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6017           NewShift->takeName(Op0BO);
6018           
6019           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6020                                         NewRHS);
6021         }
6022       }
6023     }
6024   }
6025   
6026   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6027   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6028   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6029     ShiftOp = 0;
6030   
6031   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6032     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6033     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6034     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6035     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6036     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6037     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6038     
6039     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6040     if (AmtSum > TypeBits)
6041       AmtSum = TypeBits;
6042     
6043     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6044     
6045     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6046     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6047       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6048                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6049     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6050                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6051       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6052       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6053     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6054                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6055       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6056       Instruction *Shift =
6057         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6058       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6059
6060       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6061       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6062     }
6063     
6064     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6065     // right.  See if the amounts are equal.
6066     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6067       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6068       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6069         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6070         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6071       }
6072       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6073       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6074         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6075         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6076       }
6077       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6078       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6079       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6080       // generators.
6081       const Type *SExtType = 0;
6082       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6083       case 1  :
6084       case 8  :
6085       case 16 :
6086       case 32 :
6087       case 64 :
6088       case 128:
6089         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6090         break;
6091       default: break;
6092       }
6093       if (SExtType) {
6094         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6095         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6096         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6097       }
6098       // Otherwise, we can't handle it yet.
6099     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6100       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6101       
6102       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6103       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6104         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6105                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6106         Instruction *Shift =
6107           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6108         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6109         
6110         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6111         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6112       }
6113       
6114       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6115       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6116         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6117         Instruction *Shift =
6118           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6119         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6120         
6121         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6122         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6123       }
6124       
6125       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6126     } else {
6127       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6128       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6129
6130       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6131       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6132         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6133                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6134         Instruction *Shift =
6135           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6136                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6137         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6138         
6139         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6140         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6141       }
6142       
6143       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6144       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6145         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6146         Instruction *Shift =
6147           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6148         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6149         
6150         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6151         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6152       }
6153       
6154       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6155     }
6156   }
6157   return 0;
6158 }
6159
6160
6161 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6162 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6163 /// X*Scale+Offset.
6164 ///
6165 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6166                                         int &Offset) {
6167   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6168   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6169     Offset = CI->getZExtValue();
6170     Scale  = 1;
6171     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6172   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
6173     if (I->getNumOperands() == 2) {
6174       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6175         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6176           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6177           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
6178           Offset = 0;
6179           return I->getOperand(0);
6180         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6181           // This value is scaled by 'CUI'.
6182           Scale = CUI->getZExtValue();
6183           Offset = 0;
6184           return I->getOperand(0);
6185         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6186           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6187           // where C1 is divisible by C2.
6188           unsigned SubScale;
6189           Value *SubVal = 
6190             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6191           Offset += CUI->getZExtValue();
6192           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
6193             Scale = SubScale;
6194             return SubVal;
6195           }
6196         }
6197       }
6198     }
6199   }
6200
6201   // Otherwise, we can't look past this.
6202   Scale = 1;
6203   Offset = 0;
6204   return Val;
6205 }
6206
6207
6208 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6209 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6210 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6211                                                    AllocationInst &AI) {
6212   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6213   
6214   // Remove any uses of AI that are dead.
6215   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6216   
6217   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6218     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6219     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6220       while (UI != E && *UI == User)
6221         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6222       
6223       ++NumDeadInst;
6224       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6225       EraseInstFromFunction(*User);
6226     }
6227   }
6228   
6229   // Get the type really allocated and the type casted to.
6230   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6231   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6232   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6233
6234   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6235   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6236   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6237
6238   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6239   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6240   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6241   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6242
6243   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
6244   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
6245   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6246
6247   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6248   // size argument.
6249   unsigned ArraySizeScale;
6250   int ArrayOffset;
6251   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6252     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6253  
6254   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6255   // do the xform.
6256   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6257       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6258
6259   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6260   Value *Amt = 0;
6261   if (Scale == 1) {
6262     Amt = NumElements;
6263   } else {
6264     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6265     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6266     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6267       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6268     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6269     else if (Scale != 1) {
6270       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6271       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6272     }
6273   }
6274   
6275   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6276     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6277     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6278     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6279   }
6280   
6281   AllocationInst *New;
6282   if (isa<MallocInst>(AI))
6283     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6284   else
6285     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6286   InsertNewInstBefore(New, AI);
6287   New->takeName(&AI);
6288   
6289   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6290   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6291   // die soon.
6292   if (!AI.hasOneUse()) {
6293     AddUsesToWorkList(AI);
6294     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6295     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6296     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6297     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6298     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6299   }
6300   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6301 }
6302
6303 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6304 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6305 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6306 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6307 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6308 ///
6309 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6310 /// extension operation if Ty is larger.
6311 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6312                                        int &NumCastsRemoved) {
6313   // We can always evaluate constants in another type.
6314   if (isa<ConstantInt>(V))
6315     return true;
6316   
6317   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6318   if (!I) return false;
6319   
6320   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6321   
6322   switch (I->getOpcode()) {
6323   case Instruction::Add:
6324   case Instruction::Sub:
6325   case Instruction::And:
6326   case Instruction::Or:
6327   case Instruction::Xor:
6328     if (!I->hasOneUse()) return false;
6329     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6330     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved) &&
6331            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved);
6332
6333   case Instruction::Shl:
6334     if (!I->hasOneUse()) return false;
6335     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6336     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6337     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6338       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6339       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6340           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6341         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty,NumCastsRemoved);
6342     }
6343     break;
6344   case Instruction::LShr:
6345     if (!I->hasOneUse()) return false;
6346     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6347     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6348     // already zeros.
6349     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6350       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6351       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6352       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6353           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6354             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6355           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6356         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty,NumCastsRemoved);
6357       }
6358     }
6359     break;
6360   case Instruction::Trunc:
6361   case Instruction::ZExt:
6362   case Instruction::SExt:
6363     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6364     // it, and this will remove a cast overall.
6365     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6366       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6367       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6368       // casts first.
6369       if (isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6370         return true;
6371       
6372       ++NumCastsRemoved;
6373       return true;
6374     }
6375     break;
6376   default:
6377     // TODO: Can handle more cases here.
6378     break;
6379   }
6380   
6381   return false;
6382 }
6383
6384 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6385 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6386 /// evaluate the expression.
6387 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6388                                              bool isSigned) {
6389   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6390     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6391
6392   // Otherwise, it must be an instruction.
6393   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6394   Instruction *Res = 0;
6395   switch (I->getOpcode()) {
6396   case Instruction::Add:
6397   case Instruction::Sub:
6398   case Instruction::And:
6399   case Instruction::Or:
6400   case Instruction::Xor:
6401   case Instruction::AShr:
6402   case Instruction::LShr:
6403   case Instruction::Shl: {
6404     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6405     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6406     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6407                                  LHS, RHS, I->getName());
6408     break;
6409   }    
6410   case Instruction::Trunc:
6411   case Instruction::ZExt:
6412   case Instruction::SExt:
6413   case Instruction::BitCast:
6414     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6415     // just return the source. There's no need to insert it because its not new.
6416     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6417       return I->getOperand(0);
6418     
6419     // Some other kind of cast, which shouldn't happen, so just ..
6420     // FALL THROUGH
6421   default: 
6422     // TODO: Can handle more cases here.
6423     assert(0 && "Unreachable!");
6424     break;
6425   }
6426   
6427   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6428 }
6429
6430 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6431 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6432   Value *Src = CI.getOperand(0);
6433
6434   // Casting undef to anything results in undef so might as just replace it and
6435   // get rid of the cast.
6436   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
6437     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
6438
6439   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6440   // eliminate it now.
6441   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6442     if (Instruction::CastOps opc = 
6443         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6444       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6445       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6446       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6447     }
6448   }
6449
6450   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6451   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6452     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6453       return NV;
6454
6455   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6456   if (isa<PHINode>(Src))
6457     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6458       return NV;
6459   
6460   return 0;
6461 }
6462
6463 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6464 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6465   Value *Src = CI.getOperand(0);
6466   
6467   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6468     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6469     // this into a cast of the original pointer!
6470     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6471       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6472       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6473       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6474       AddToWorkList(GEP);
6475       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6476       return &CI;
6477     }
6478     
6479     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6480     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6481     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6482     // non-type-safe code.
6483     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6484       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6485         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6486         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6487         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6488         
6489         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6490         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6491         const Type *GEPIdxTy =
6492           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6493         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6494           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6495           
6496           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6497           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6498           // is something like [0 x {int, int}]
6499           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6500           int64_t FirstIdx = 0;
6501           if (int64_t TySize = TD->getTypeSize(GEPIdxTy)) {
6502             FirstIdx = Offset/TySize;
6503             Offset %= TySize;
6504           
6505             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6506             if (Offset < 0) {
6507               --FirstIdx;
6508               Offset += TySize;
6509               assert(Offset >= 0);
6510             }
6511             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6512           }
6513           
6514           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6515
6516           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6517           while (Offset) {
6518             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6519               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6520               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6521                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6522                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6523               
6524                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6525                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6526               } else {
6527                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6528                 Offset = 0;
6529                 OrigBase = 0;
6530               }
6531             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6532               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6533               if (uint64_t EltSize = TD->getTypeSize(STy->getElementType())) {
6534                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6535                 Offset %= EltSize;
6536               } else {
6537                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6538               }
6539               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6540             } else {
6541               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6542               Offset = 0;
6543               OrigBase = 0;
6544             }
6545           }
6546           if (OrigBase) {
6547             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6548             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6549             // two.
6550             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, &NewIndices[0],
6551                                                       NewIndices.size(), "");
6552             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6553             NGEP->takeName(GEP);
6554             
6555             if (isa<BitCastInst>(CI))
6556               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6557             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6558             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6559           }
6560         }
6561       }      
6562     }
6563   }
6564     
6565   return commonCastTransforms(CI);
6566 }
6567
6568
6569
6570 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6571 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6572 /// cases.
6573 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6574 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6575   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6576     return Result;
6577
6578   Value *Src = CI.getOperand(0);
6579   const Type *SrcTy = Src->getType();
6580   const Type *DestTy = CI.getType();
6581   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6582   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6583
6584   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6585   // purpose is to compute bits we don't care about.
6586   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6587   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6588                            KnownZero, KnownOne))
6589     return &CI;
6590
6591   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6592   // can't do anything more. 
6593   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6594   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6595     return 0;
6596
6597   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6598   int NumCastsRemoved = 0;
6599   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6600       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6601                                  NumCastsRemoved)) {
6602     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6603     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a noop-cast
6604     // this just removes a noop cast which isn't pointful, but simplifies
6605     // the code.  If this is a zero-extension, we need to do an AND to
6606     // maintain the clear top-part of the computation, so we require that
6607     // the input have eliminated at least one cast.  If this is a sign
6608     // extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6609     // require that two casts have been eliminated.
6610     bool DoXForm;
6611     switch (CI.getOpcode()) {
6612     default:
6613       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6614       // get here because of the check above.
6615       assert(0 && "Unknown cast type");
6616     case Instruction::Trunc:
6617       DoXForm = true;
6618       break;
6619     case Instruction::ZExt:
6620       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6621       break;
6622     case Instruction::SExt:
6623       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6624       break;
6625     case Instruction::BitCast:
6626       DoXForm = false;
6627       break;
6628     }
6629     
6630     if (DoXForm) {
6631       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6632                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6633       assert(Res->getType() == DestTy);
6634       switch (CI.getOpcode()) {
6635       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6636       case Instruction::Trunc:
6637       case Instruction::BitCast:
6638         // Just replace this cast with the result.
6639         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6640       case Instruction::ZExt: {
6641         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6642         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6643         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6644                                                             SrcBitSize));
6645         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6646       }
6647       case Instruction::SExt:
6648         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6649         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6650             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6651                              CI), DestTy);
6652       }
6653     }
6654   }
6655   
6656   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6657   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6658
6659   switch (SrcI->getOpcode()) {
6660   case Instruction::Add:
6661   case Instruction::Mul:
6662   case Instruction::And:
6663   case Instruction::Or:
6664   case Instruction::Xor:
6665     // If we are discarding information, rewrite.
6666     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6667       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6668       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6669       // only be converting signedness, which is a noop.
6670       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6671           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6672           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6673         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6674         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6675         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6676         return BinaryOperator::create(
6677             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6678       }
6679     }
6680
6681     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6682     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6683         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6684         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6685         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6686       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6687       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6688     }
6689     break;
6690   case Instruction::SDiv:
6691   case Instruction::UDiv:
6692   case Instruction::SRem:
6693   case Instruction::URem:
6694     // If we are just changing the sign, rewrite.
6695     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6696       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6697       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6698       // only be converting signedness, which is a noop.
6699       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6700           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6701         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6702                                               Op0, DestTy, SrcI);
6703         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6704                                               Op1, DestTy, SrcI);
6705         return BinaryOperator::create(
6706           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6707       }
6708     }
6709     break;
6710
6711   case Instruction::Shl:
6712     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6713     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6714     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6715     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6716     // in the value.
6717     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6718         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6719       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6720           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6721       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6722       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6723       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6724     }
6725     break;
6726   case Instruction::AShr:
6727     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6728     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6729     // simplifications.
6730     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6731         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6732       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
6733       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6734         // Insert the new logical shift right.
6735         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6736       }
6737     }
6738     break;
6739   }
6740   return 0;
6741 }
6742
6743 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
6744   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6745     return Result;
6746   
6747   Value *Src = CI.getOperand(0);
6748   const Type *Ty = CI.getType();
6749   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6750   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6751   
6752   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6753     switch (SrcI->getOpcode()) {
6754     default: break;
6755     case Instruction::LShr:
6756       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6757       // are already zeros.
6758       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6759         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
6760         
6761         // Get a mask for the bits shifting in.
6762         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
6763         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6764         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6765           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6766             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6767
6768           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6769           // shift.
6770           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6771           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6772                                        Ty, CI);
6773           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6774         }
6775       } else {     // This is a variable shr.
6776         
6777         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6778         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6779         // loop-invariant and CSE'd.
6780         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6781           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6782
6783           Value *V = InsertNewInstBefore(
6784               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6785                                      "tmp"), CI);
6786           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6787                                                             SrcI->getOperand(0),
6788                                                             "tmp"), CI);
6789           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6790           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6791         }
6792       }
6793       break;
6794     }
6795   }
6796   
6797   return 0;
6798 }
6799
6800 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
6801   // If one of the common conversion will work ..
6802   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6803     return Result;
6804
6805   Value *Src = CI.getOperand(0);
6806
6807   // If this is a cast of a cast
6808   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6809     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6810     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6811     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6812     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6813       // Get the sizes of the types involved
6814       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6815       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6816       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6817       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6818       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6819       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6820         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6821         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
6822         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6823         Instruction *And = 
6824           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6825         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6826         if (And->getType() != CI.getType()) {
6827           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6828           InsertNewInstBefore(And, CI);
6829           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6830         }
6831         return And;
6832       }
6833     }
6834   }
6835
6836   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6837     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6838     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6839     // cast to integer to avoid the comparison.
6840     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6841       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6842       
6843       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
6844       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
6845       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6846           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6847         Value *In = ICI->getOperand(0);
6848         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6849                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6850         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
6851                                                         In->getName()+".lobit"),
6852                                  CI);
6853         if (In->getType() != CI.getType())
6854           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6855                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
6856
6857         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
6858           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6859           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
6860                                                           In->getName()+".not"),
6861                                    CI);
6862         }
6863
6864         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6865       }
6866       
6867       
6868       
6869       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6870       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6871       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6872       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6873       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
6874       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6875       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
6876       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6877       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
6878           // This only works for EQ and NE
6879           ICI->isEquality()) {
6880         // If Op1C some other power of two, convert:
6881         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6882         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6883         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6884         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6885         
6886         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
6887         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6888           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6889           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6890             // (X&4) == 2 --> false
6891             // (X&4) != 2 --> true
6892             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6893             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6894             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6895           }
6896           
6897           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6898           Value *In = ICI->getOperand(0);
6899           if (ShiftAmt) {
6900             // Perform a logical shr by shiftamt.
6901             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6902             In = InsertNewInstBefore(
6903                    BinaryOperator::createLShr(In,
6904                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6905                                               In->getName()+".lobit"), CI);
6906           }
6907           
6908           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6909             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6910             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6911             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6912           }
6913           
6914           if (CI.getType() == In->getType())
6915             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6916           else
6917             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6918         }
6919       }
6920     }
6921   }    
6922   return 0;
6923 }
6924
6925 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
6926   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
6927     return I;
6928   
6929   Value *Src = CI.getOperand(0);
6930   
6931   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
6932   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
6933   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
6934     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
6935     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6936     // cast to integer to avoid the comparison.
6937     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
6938       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
6939       
6940       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
6941       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
6942       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
6943           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
6944         Value *In = ICI->getOperand(0);
6945         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
6946                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
6947         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
6948                                                         In->getName()+".lobit"),
6949                                  CI);
6950         if (In->getType() != CI.getType())
6951           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
6952                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
6953         
6954         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
6955           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
6956                                      In->getName()+".not"), CI);
6957         
6958         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6959       }
6960     }
6961   }
6962       
6963   return 0;
6964 }
6965
6966 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6967   return commonCastTransforms(CI);
6968 }
6969
6970 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6971   return commonCastTransforms(CI);
6972 }
6973
6974 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
6975   return commonCastTransforms(CI);
6976 }
6977
6978 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
6979   return commonCastTransforms(CI);
6980 }
6981
6982 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
6983   return commonCastTransforms(CI);
6984 }
6985
6986 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
6987   return commonCastTransforms(CI);
6988 }
6989
6990 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
6991   return commonPointerCastTransforms(CI);
6992 }
6993
6994 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
6995   return commonCastTransforms(CI);
6996 }
6997
6998 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
6999   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7000   // otherwise just apply the common ones.
7001   Value *Src = CI.getOperand(0);
7002   const Type *SrcTy = Src->getType();
7003   const Type *DestTy = CI.getType();
7004
7005   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7006     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7007       return Result;
7008   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7009     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7010       return I;
7011   } else {
7012     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7013       return Result;
7014   }
7015
7016
7017   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7018   // be replaced by the operand.
7019   if (DestTy == Src->getType())
7020     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7021
7022   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7023     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7024     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7025     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7026     
7027     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7028     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7029     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7030       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7031         return V;
7032     
7033     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7034     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7035     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7036     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7037     unsigned NumZeros = 0;
7038     while (SrcElTy != DstElTy && 
7039            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7040            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7041       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7042       ++NumZeros;
7043     }
7044
7045     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7046     if (SrcElTy == DstElTy) {
7047       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7048       return new GetElementPtrInst(Src, &Idxs[0], Idxs.size());
7049     }
7050   }
7051
7052   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7053     if (SVI->hasOneUse()) {
7054       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7055       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7056       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7057           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7058                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7059         CastInst *Tmp;
7060         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7061         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7062         // us to eliminate at least one cast.
7063         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7064              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7065             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7066              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7067           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7068                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7069           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7070                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7071           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7072           // know the vector types match #elts.
7073           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7074         }
7075       }
7076     }
7077   }
7078   return 0;
7079 }
7080
7081 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7082 ///   %C = or %A, %B
7083 ///   %D = select %cond, %C, %A
7084 /// into:
7085 ///   %C = select %cond, %B, 0
7086 ///   %D = or %A, %C
7087 ///
7088 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7089 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7090 /// equal the other incoming value of the select.
7091 ///
7092 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7093   switch (I->getOpcode()) {
7094   case Instruction::Add:
7095   case Instruction::Mul:
7096   case Instruction::And:
7097   case Instruction::Or:
7098   case Instruction::Xor:
7099     return 3;              // Can fold through either operand.
7100   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7101   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7102   case Instruction::LShr:
7103   case Instruction::AShr:
7104     return 1;
7105   default:
7106     return 0;              // Cannot fold
7107   }
7108 }
7109
7110 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7111 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7112 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7113   switch (I->getOpcode()) {
7114   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7115   case Instruction::Add:
7116   case Instruction::Sub:
7117   case Instruction::Or:
7118   case Instruction::Xor:
7119   case Instruction::Shl:
7120   case Instruction::LShr:
7121   case Instruction::AShr:
7122     return Constant::getNullValue(I->getType());
7123   case Instruction::And:
7124     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7125   case Instruction::Mul:
7126     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7127   }
7128 }
7129
7130 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7131 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7132 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7133                                           Instruction *FI) {
7134   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7135     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7136     // merge.
7137     if (TI->isCast()) {
7138       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7139         return 0;
7140     } else {
7141       return 0;  // unknown unary op.
7142     }
7143
7144     // Fold this by inserting a select from the input values.
7145     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7146                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7147     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7148     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7149                             TI->getType());
7150   }
7151
7152   // Only handle binary operators here.
7153   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7154     return 0;
7155
7156   // Figure out if the operations have any operands in common.
7157   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7158   bool MatchIsOpZero;
7159   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7160     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7161     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7162     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7163     MatchIsOpZero = true;
7164   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7165     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7166     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7167     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7168     MatchIsOpZero = false;
7169   } else if (!TI->isCommutative()) {
7170     return 0;
7171   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7172     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7173     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7174     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7175     MatchIsOpZero = true;
7176   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7177     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7178     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7179     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7180     MatchIsOpZero = true;
7181   } else {
7182     return 0;
7183   }
7184
7185   // If we reach here, they do have operations in common.
7186   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7187                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7188   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7189
7190   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7191     if (MatchIsOpZero)
7192       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7193     else
7194       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7195   }
7196   assert(0 && "Shouldn't get here");
7197   return 0;
7198 }
7199
7200 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7201   Value *CondVal = SI.getCondition();
7202   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7203   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7204
7205   // select true, X, Y  -> X
7206   // select false, X, Y -> Y
7207   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7208     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7209
7210   // select C, X, X -> X
7211   if (TrueVal == FalseVal)
7212     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7213
7214   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7215     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7216   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7217     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7218   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7219     if (isa<Constant>(TrueVal))
7220       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7221     else
7222       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7223   }
7224
7225   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7226     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7227       if (C->getZExtValue()) {
7228         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7229         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7230       } else {
7231         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7232         Value *NotCond =
7233           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7234                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7235         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7236       }
7237     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7238       if (C->getZExtValue() == false) {
7239         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7240         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7241       } else {
7242         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7243         Value *NotCond =
7244           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7245                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7246         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7247       }
7248     }
7249   }
7250
7251   // Selecting between two integer constants?
7252   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7253     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7254       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7255       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7256         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7257       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7258         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7259         Value *NotCond =
7260           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7261                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7262         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7263       }
7264       
7265       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7266
7267       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7268
7269         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7270         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7271           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7272             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7273               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7274               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7275               Value *X = IC->getOperand(0);
7276               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7277               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7278               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7279                                                         ShAmt, "ones");
7280               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7281               
7282               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7283               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7284               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7285               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7286               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7287               if (SRASize < SISize)
7288                 opc = Instruction::SExt;
7289               else if (SRASize > SISize)
7290                 opc = Instruction::Trunc;
7291               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7292             }
7293           }
7294
7295
7296         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7297         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7298         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7299         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7300         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7301           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7302               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7303             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7304               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7305                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7306                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7307                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7308                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7309                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7310                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7311                 // true or false val is the zero.
7312                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7313                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7314                 Value *V = ICA;
7315                 if (ShouldNotVal)
7316                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7317                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7318                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7319               }
7320       }
7321     }
7322
7323   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7324   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7325     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7326       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7327       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7328         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7329       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7330       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7331         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7332       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7333
7334     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7335       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7336       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7337         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7338       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7339       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7340         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7341       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7342     }
7343   }
7344
7345   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7346   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7347     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7348       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7349       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7350         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7351       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7352       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7353         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7354       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7355
7356     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7357       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7358       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7359         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7360       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7361       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7362         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7363       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7364     }
7365   }
7366
7367   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7368     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7369       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7370         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7371
7372         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7373         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7374           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7375             return IV;
7376
7377         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7378         // even legal for FP.
7379         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7380             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7381           AddOp = FI; SubOp = TI;
7382         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7383                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7384           AddOp = TI; SubOp = FI;
7385         }
7386
7387         if (AddOp) {
7388           Value *OtherAddOp = 0;
7389           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7390             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7391           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7392             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7393           }
7394
7395           if (OtherAddOp) {
7396             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7397             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7398             Value *NegVal;  // Compute -Z
7399             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7400               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7401             } else {
7402               NegVal = InsertNewInstBefore(
7403                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7404             }
7405
7406             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7407             Value *NewFalseOp = NegVal;
7408             if (AddOp != TI)
7409               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7410             Instruction *NewSel =
7411               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7412
7413             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7414             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7415           }
7416         }
7417       }
7418
7419   // See if we can fold the select into one of our operands.
7420   if (SI.getType()->isInteger()) {
7421     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7422     // transformation we are doing here.
7423     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7424       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7425           !isa<Constant>(FalseVal))
7426         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7427           unsigned OpToFold = 0;
7428           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7429             OpToFold = 1;
7430           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7431             OpToFold = 2;
7432           }
7433
7434           if (OpToFold) {
7435             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7436             Instruction *NewSel =
7437               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7438             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7439             NewSel->takeName(TVI);
7440             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7441               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7442             else {
7443               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7444             }
7445           }
7446         }
7447
7448     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7449       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7450           !isa<Constant>(TrueVal))
7451         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7452           unsigned OpToFold = 0;
7453           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7454             OpToFold = 1;
7455           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7456             OpToFold = 2;
7457           }
7458
7459           if (OpToFold) {
7460             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7461             Instruction *NewSel =
7462               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7463             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7464             NewSel->takeName(FVI);
7465             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7466               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7467             else
7468               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7469           }
7470         }
7471   }
7472
7473   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7474     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7475     SI.setOperand(1, FalseVal);
7476     SI.setOperand(2, TrueVal);
7477     return &SI;
7478   }
7479
7480   return 0;
7481 }
7482
7483 /// GetKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that we can
7484 /// determine, return it, otherwise return 0.
7485 static unsigned GetKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD) {
7486   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7487     unsigned Align = GV->getAlignment();
7488     if (Align == 0 && TD) 
7489       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7490     return Align;
7491   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7492     unsigned Align = AI->getAlignment();
7493     if (Align == 0 && TD) {
7494       if (isa<AllocaInst>(AI))
7495         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7496       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7497         // Malloc returns maximally aligned memory.
7498         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7499         Align =
7500           std::max(Align,
7501                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7502         Align =
7503           std::max(Align,
7504                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7505       }
7506     }
7507     return Align;
7508   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7509              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7510               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7511     User *CI = cast<User>(V);
7512     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
7513       return GetKnownAlignment(CI->getOperand(0), TD);
7514     return 0;
7515   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
7516     unsigned BaseAlignment = GetKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD);
7517     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7518     
7519     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7520     bool AllZeroOperands = true;
7521     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7522       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7523           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7524         AllZeroOperands = false;
7525         break;
7526       }
7527     if (AllZeroOperands)
7528       return BaseAlignment;
7529     
7530     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7531     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7532     // least as much as its type requires.
7533     if (!TD) return 0;
7534
7535     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7536     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7537     if (TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType())
7538         <= BaseAlignment) {
7539       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7540       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7541       return TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType());
7542     }
7543     return 0;
7544   }
7545   return 0;
7546 }
7547
7548
7549 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7550 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7551 /// the heavy lifting.
7552 ///
7553 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7554   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7555   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7556   
7557   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7558   // visitCallSite.
7559   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7560     bool Changed = false;
7561
7562     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7563     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7564       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7565
7566       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7567         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7568           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7569           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7570           // alignment is sufficient.
7571         }
7572     }
7573
7574     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7575     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7576     // into a call to memcpy.
7577     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7578       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7579         if (GVSrc->isConstant()) {
7580           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7581           const char *Name;
7582           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7583               Type::Int32Ty)
7584             Name = "llvm.memcpy.i32";
7585           else
7586             Name = "llvm.memcpy.i64";
7587           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7588                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7589           CI.setOperand(0, MemCpy);
7590           Changed = true;
7591         }
7592     }
7593
7594     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7595     // set, update the alignment.
7596     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7597       unsigned Alignment1 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7598       unsigned Alignment2 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7599       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7600       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7601         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7602         Changed = true;
7603       }
7604     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7605       unsigned Alignment = GetKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7606       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7607         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7608         Changed = true;
7609       }
7610     }
7611           
7612     if (Changed) return II;
7613   } else {
7614     switch (II->getIntrinsicID()) {
7615     default: break;
7616     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7617     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7618     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7619     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7620     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7621       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7622       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7623       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7624         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7625                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7626         return new LoadInst(Ptr);
7627       }
7628       break;
7629     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7630     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7631       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7632       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(2), TD) >= 16) {
7633         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7634         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7635                                       OpPtrTy, CI);
7636         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7637       }
7638       break;
7639     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7640     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7641     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7642     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7643       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7644       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7645         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7646         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7647                                       OpPtrTy, CI);
7648         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7649       }
7650       break;
7651       
7652     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7653       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7654       // we can simplify the input based on that, do so now.
7655       uint64_t UndefElts;
7656       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7657                                                 UndefElts)) {
7658         II->setOperand(1, V);
7659         return II;
7660       }
7661       break;
7662     }
7663       
7664     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7665       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7666       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7667         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7668         
7669         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7670         bool AllEltsOk = true;
7671         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7672           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7673               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7674             AllEltsOk = false;
7675             break;
7676           }
7677         }
7678         
7679         if (AllEltsOk) {
7680           // Cast the input vectors to byte vectors.
7681           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7682                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7683           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7684                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7685           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7686           
7687           // Only extract each element once.
7688           Value *ExtractedElts[32];
7689           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7690           
7691           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7692             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7693               continue;
7694             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7695             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7696             
7697             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7698               Instruction *Elt = 
7699                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7700               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7701               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7702             }
7703           
7704             // Insert this value into the result vector.
7705             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7706             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7707           }
7708           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7709         }
7710       }
7711       break;
7712
7713     case Intrinsic::stackrestore: {
7714       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7715       // happen when variable allocas are DCE'd.
7716       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7717         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7718           BasicBlock::iterator BI = SS;
7719           if (&*++BI == II)
7720             return EraseInstFromFunction(CI);
7721         }
7722       }
7723       
7724       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7725       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7726       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7727       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7728         BasicBlock::iterator BI = II;
7729         bool CannotRemove = false;
7730         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7731           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7732               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7733             CannotRemove = true;
7734             break;
7735           }
7736         }
7737         if (!CannotRemove)
7738           return EraseInstFromFunction(CI);
7739       }
7740       break;
7741     }
7742     }
7743   }
7744
7745   return visitCallSite(II);
7746 }
7747
7748 // InvokeInst simplification
7749 //
7750 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7751   return visitCallSite(&II);
7752 }
7753
7754 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7755 //
7756 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7757   bool Changed = false;
7758
7759   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7760   // to the arguments of the call/invoke.
7761   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7762
7763   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7764
7765   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7766     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7767       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7768       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7769       // be unreachable, as the call is undefined.
7770       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7771                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7772       if (!OldCall->use_empty())
7773         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7774       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7775         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7776       return 0;
7777     }
7778
7779   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7780     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7781     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7782     // that we can't modify the CFG here.
7783     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7784                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7785                   CS.getInstruction());
7786
7787     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7788       CS.getInstruction()->
7789         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7790
7791     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7792       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7793       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7794                      ConstantInt::getTrue(), II);
7795     }
7796     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7797   }
7798
7799   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7800   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7801   if (FTy->isVarArg()) {
7802     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7803     // the call.
7804     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7805            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7806       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7807         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7808         // area, we can eliminate the use of the cast.
7809         Value *Op = CI->getOperand(0);
7810         if (CI->isLosslessCast()) {
7811           *I = Op;
7812           Changed = true;
7813         }
7814       }
7815   }
7816
7817   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7818 }
7819
7820 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7821 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7822 //
7823 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7824   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7825   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7826   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7827       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7828     return false;
7829   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7830   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7831
7832   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7833   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7834   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7835   //
7836   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7837   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7838
7839   const FunctionType *ActualFT =
7840     cast<FunctionType>(cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType());
7841   
7842   // If the parameter attributes don't match up, don't do the xform.  We don't
7843   // want to lose an sret attribute or something.
7844   if (FT->getParamAttrs() != ActualFT->getParamAttrs())
7845     return false;
7846   
7847   // Check to see if we are changing the return type...
7848   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7849     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7850         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7851         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7852           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
7853       return false;   // Cannot transform this return value.
7854
7855     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7856     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7857     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7858     // the critical edge).  Bail out in this case.
7859     if (!Caller->use_empty())
7860       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7861         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7862              UI != E; ++UI)
7863           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7864             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7865                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7866               return false;
7867   }
7868
7869   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7870   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7871
7872   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7873   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7874     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7875     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7876     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
7877     //Some conversions are safe even if we do not have a body.
7878     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
7879     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7880       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
7881       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
7882        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
7883       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
7884        && c->getValue().isStrictlyPositive());
7885     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7886
7887     // Most other conversions can be done if we have a body, even if these
7888     // lose information, e.g. int->short.
7889     // Some conversions cannot be done at all, e.g. float to pointer.
7890     // Logic here parallels CastInst::getCastOpcode (the design there
7891     // requires legality checks like this be done before calling it).
7892     if (ParamTy->isInteger()) {
7893       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7894         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7895           return false;
7896       }
7897       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint() &&
7898           !isa<PointerType>(ActTy))
7899         return false;
7900     } else if (ParamTy->isFloatingPoint()) {
7901       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7902         if (VActTy->getBitWidth() != ParamTy->getPrimitiveSizeInBits())
7903           return false;
7904       }
7905       if (!ActTy->isInteger() && !ActTy->isFloatingPoint())
7906         return false;
7907     } else if (const VectorType *VParamTy = dyn_cast<VectorType>(ParamTy)) {
7908       if (const VectorType *VActTy = dyn_cast<VectorType>(ActTy)) {
7909         if (VActTy->getBitWidth() != VParamTy->getBitWidth())
7910           return false;
7911       }
7912       if (VParamTy->getBitWidth() != ActTy->getPrimitiveSizeInBits())      
7913         return false;
7914     } else if (isa<PointerType>(ParamTy)) {
7915       if (!ActTy->isInteger() && !isa<PointerType>(ActTy))
7916         return false;
7917     } else {
7918       return false;
7919     }
7920   }
7921
7922   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
7923       Callee->isDeclaration())
7924     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
7925
7926   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
7927   // inserting cast instructions as necessary...
7928   std::vector<Value*> Args;
7929   Args.reserve(NumActualArgs);
7930
7931   AI = CS.arg_begin();
7932   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
7933     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7934     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
7935       Args.push_back(*AI);
7936     } else {
7937       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
7938           false, ParamTy, false);
7939       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
7940       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
7941     }
7942   }
7943
7944   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
7945   // now...
7946   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
7947     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
7948
7949   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
7950   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
7951     if (!FT->isVarArg()) {
7952       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
7953            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
7954     } else {
7955       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
7956       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
7957         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
7958         if (PTy != (*AI)->getType()) {
7959           // Must promote to pass through va_arg area!
7960           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
7961                                                                 PTy, false);
7962           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
7963           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
7964           Args.push_back(Cast);
7965         } else {
7966           Args.push_back(*AI);
7967         }
7968       }
7969     }
7970
7971   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
7972     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
7973
7974   Instruction *NC;
7975   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7976     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7977                         &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
7978     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
7979   } else {
7980     NC = new CallInst(Callee, &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
7981     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
7982       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
7983    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
7984   }
7985
7986   // Insert a cast of the return type as necessary.
7987   Value *NV = NC;
7988   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
7989     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
7990       const Type *CallerTy = Caller->getType();
7991       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
7992                                                             CallerTy, false);
7993       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
7994
7995       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
7996       // non-phi, instruction in the normal successor block.
7997       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7998         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
7999         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8000         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8001       } else {
8002         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8003         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8004       }
8005       AddUsersToWorkList(*Caller);
8006     } else {
8007       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8008     }
8009   }
8010
8011   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8012     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8013   Caller->eraseFromParent();
8014   RemoveFromWorkList(Caller);
8015   return true;
8016 }
8017
8018 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8019 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8020 /// and a single binop.
8021 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8022   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8023   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8024          isa<CmpInst>(FirstInst));
8025   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8026   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8027   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8028     
8029   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8030   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8031   
8032   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8033   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8034   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8035     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8036     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8037         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8038         // types or GEP's with different index types.
8039         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8040         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8041       return 0;
8042
8043     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8044     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8045       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8046           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8047         return 0;
8048     
8049     // Keep track of which operand needs a phi node.
8050     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8051     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8052   }
8053   
8054   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8055
8056   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8057   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8058   // hide them behind a phi.
8059   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8060     return 0;
8061   
8062   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8063   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8064   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8065   if (LHSVal == 0) {
8066     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8067     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8068     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8069     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8070     LHSVal = NewLHS;
8071   }
8072   
8073   if (RHSVal == 0) {
8074     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8075     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8076     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8077     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8078     RHSVal = NewRHS;
8079   }
8080   
8081   // Add all operands to the new PHIs.
8082   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8083     if (NewLHS) {
8084       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8085       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8086     }
8087     if (NewRHS) {
8088       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8089       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8090     }
8091   }
8092     
8093   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8094     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8095   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8096     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8097                            RHSVal);
8098   else {
8099     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8100     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8101   }
8102 }
8103
8104 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8105 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8106 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8107 /// block it is in.
8108 ///
8109 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8110 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8111 /// to a register.
8112 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8113   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8114   
8115   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8116     if (BBI->mayWriteToMemory())
8117       return false;
8118   
8119   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8120   // profitable to do this xform.
8121   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8122     bool isAddressTaken = false;
8123     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8124          UI != E; ++UI) {
8125       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8126       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8127         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8128         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8129       }
8130       isAddressTaken = true;
8131       break;
8132     }
8133     
8134     if (!isAddressTaken)
8135       return false;
8136   }
8137   
8138   return true;
8139 }
8140
8141
8142 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8143 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8144 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8145 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8146   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8147
8148   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8149   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8150   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8151   // code size and simplifying code.
8152   Constant *ConstantOp = 0;
8153   const Type *CastSrcTy = 0;
8154   bool isVolatile = false;
8155   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8156     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8157   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8158     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8159     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8160     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8161     if (ConstantOp == 0)
8162       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8163   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8164     isVolatile = LI->isVolatile();
8165     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8166     // load and the PHI.
8167     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8168         !isSafeToSinkLoad(LI))
8169       return 0;
8170   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8171     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8172       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8173     // Can't handle general GEPs yet.
8174     return 0;
8175   } else {
8176     return 0;  // Cannot fold this operation.
8177   }
8178
8179   // Check to see if all arguments are the same operation.
8180   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8181     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8182     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8183     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8184       return 0;
8185     if (CastSrcTy) {
8186       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8187         return 0;  // Cast operation must match.
8188     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8189       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8190       // the load and the PHI.
8191       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8192           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8193           !isSafeToSinkLoad(LI))
8194         return 0;
8195     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8196       return 0;
8197     }
8198   }
8199
8200   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8201   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8202   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8203                                PN.getName()+".in");
8204   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8205
8206   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8207   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8208
8209   // Add all operands to the new PHI.
8210   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8211     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8212     if (NewInVal != InVal)
8213       InVal = 0;
8214     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8215   }
8216
8217   Value *PhiVal;
8218   if (InVal) {
8219     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8220     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8221     PhiVal = InVal;
8222     delete NewPN;
8223   } else {
8224     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8225     PhiVal = NewPN;
8226   }
8227
8228   // Insert and return the new operation.
8229   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8230     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8231   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8232     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8233   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8234     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8235   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8236     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8237                            PhiVal, ConstantOp);
8238   else
8239     assert(0 && "Unknown operation");
8240   return 0;
8241 }
8242
8243 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8244 /// that is dead.
8245 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
8246                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
8247   if (PN->use_empty()) return true;
8248   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8249
8250   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8251   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
8252     return true;
8253
8254   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8255     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8256
8257   return false;
8258 }
8259
8260 // PHINode simplification
8261 //
8262 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8263   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8264   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8265   
8266   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8267     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8268
8269   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8270   // reducing code size.
8271   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8272       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8273     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8274       return Result;
8275
8276   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8277   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8278   // PHI)... break the cycle.
8279   if (PN.hasOneUse()) {
8280     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8281     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8282       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
8283       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8284       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8285         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8286     }
8287    
8288     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8289     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8290     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8291     // common case here is good because the only other things that catch this
8292     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8293     // late.
8294     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8295         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8296         PHIUser->use_back() == &PN) {
8297       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8298     }
8299   }
8300
8301   return 0;
8302 }
8303
8304 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8305                                    Instruction *InsertPoint,
8306                                    InstCombiner *IC) {
8307   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8308   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8309   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8310   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8311   // used for address computation.
8312   Instruction::CastOps opcode = 
8313      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8314       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8315   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8316 }
8317
8318
8319 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8320   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8321   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
8322   // If so, eliminate the noop.
8323   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8324     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8325
8326   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8327     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8328
8329   bool HasZeroPointerIndex = false;
8330   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8331     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8332
8333   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8334     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8335
8336   // Eliminate unneeded casts for indices.
8337   bool MadeChange = false;
8338   
8339   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8340   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
8341     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8342       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8343         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8344             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8345           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8346           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8347           // is a 32-bit pointer target.
8348           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8349             MadeChange = true;
8350             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8351           }
8352         }
8353       }
8354       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8355       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8356       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8357       // obvious.
8358       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8359       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
8360         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8361           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8362           MadeChange = true;
8363         } else {
8364           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8365                                 GEP);
8366           GEP.setOperand(i, Op);
8367           MadeChange = true;
8368         }
8369     }
8370   }
8371   if (MadeChange) return &GEP;
8372
8373   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
8374   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
8375   // real input to the dest type.
8376   if (GEP.hasAllZeroIndices() && isa<BitCastInst>(GEP.getOperand(0)))
8377     return new BitCastInst(cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))->getOperand(0),
8378                            GEP.getType());
8379     
8380   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8381   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8382   // getelementptr instructions into a single instruction.
8383   //
8384   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8385   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8386     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8387
8388   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8389     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8390     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8391     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8392     //
8393     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8394         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8395       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8396
8397     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8398
8399     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8400     bool EndsWithSequential = false;
8401     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8402            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8403       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8404
8405     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8406     if (EndsWithSequential) {
8407       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8408       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8409       //
8410       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8411       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8412         Sum = GO1;
8413       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8414         Sum = SO1;
8415       } else {
8416         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8417         // target's pointer size.
8418         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8419           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8420             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8421           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8422             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8423           } else {
8424             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8425             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8426               // Convert GO1 to SO1's type.
8427               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8428
8429             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8430               // Convert SO1 to GO1's type.
8431               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8432             } else {
8433               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8434               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8435               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8436             }
8437           }
8438         }
8439         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8440           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8441         else {
8442           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8443           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8444         }
8445       }
8446
8447       // Recycle the GEP we already have if possible.
8448       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8449         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8450         GEP.setOperand(1, Sum);
8451         return &GEP;
8452       } else {
8453         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8454                        SrcGEPOperands.end()-1);
8455         Indices.push_back(Sum);
8456         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8457       }
8458     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8459                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8460                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8461       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8462       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8463                      SrcGEPOperands.end());
8464       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8465     }
8466
8467     if (!Indices.empty())
8468       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], &Indices[0],
8469                                    Indices.size(), GEP.getName());
8470
8471   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8472     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8473     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8474
8475     // Scan for nonconstants...
8476     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8477     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8478     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8479       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8480
8481     if (I == E) {  // If they are all constants...
8482       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8483                                                     &Indices[0],Indices.size());
8484
8485       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8486       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8487     }
8488   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8489     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8490       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8491     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8492       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8493       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8494       //
8495       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8496       //
8497       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8498       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8499       if (const ArrayType *XATy =
8500           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8501         if (const ArrayType *CATy =
8502             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8503           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8504             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8505             // to an array of the same type as the destination pointer
8506             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8507             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8508             GEP.setOperand(0, X);
8509             return &GEP;
8510           }
8511     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8512       // Transform things like:
8513       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8514       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8515       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8516       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8517       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8518           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8519           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8520         Value *V = InsertNewInstBefore(
8521                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
8522                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
8523         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8524         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8525       }
8526       
8527       // Transform things like:
8528       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8529       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8530       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8531       
8532       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8533           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8534         uint64_t ArrayEltSize =
8535             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8536         
8537         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8538         // allow either a mul, shift, or constant here.
8539         Value *NewIdx = 0;
8540         ConstantInt *Scale = 0;
8541         if (ArrayEltSize == 1) {
8542           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8543           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8544         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8545           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8546           Scale = CI;
8547         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8548           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8549               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8550             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8551             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
8552             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
8553             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8554           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8555                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8556             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8557             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8558           }
8559         }
8560
8561         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8562         // out, perform the transformation.
8563         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8564           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8565             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8566                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8567           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8568             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8569                                                        true /*SExt*/);
8570             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8571             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8572           }
8573
8574           // Insert the new GEP instruction.
8575           Instruction *NewGEP =
8576             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
8577                                   NewIdx, GEP.getName());
8578           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8579           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8580           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8581         }
8582       }
8583     }
8584   }
8585
8586   return 0;
8587 }
8588
8589 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8590   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8591   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8592     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8593       const Type *NewTy = 
8594         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8595       AllocationInst *New = 0;
8596
8597       // Create and insert the replacement instruction...
8598       if (isa<MallocInst>(AI))
8599         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8600       else {
8601         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8602         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8603       }
8604
8605       InsertNewInstBefore(New, AI);
8606
8607       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8608       // allocas if possible...
8609       //
8610       BasicBlock::iterator It = New;
8611       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8612
8613       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8614       // insert our getelementptr instruction...
8615       //
8616       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8617       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
8618                                        New->getName()+".sub", It);
8619
8620       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8621       // allocation.
8622       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8623     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8624       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8625     }
8626
8627   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8628   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8629   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8630   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8631       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8632     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8633
8634   return 0;
8635 }
8636
8637 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8638   Value *Op = FI.getOperand(0);
8639
8640   // free undef -> unreachable.
8641   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8642     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8643     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8644                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8645     return EraseInstFromFunction(FI);
8646   }
8647   
8648   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8649   // when lots of inlining happens.
8650   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8651     return EraseInstFromFunction(FI);
8652   
8653   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8654   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
8655     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8656     return &FI;
8657   }
8658   
8659   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
8660   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
8661     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
8662       AddToWorkList(GEPI);
8663       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
8664       return &FI;
8665     }
8666   }
8667   
8668   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
8669   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
8670     if (MI->hasOneUse()) {
8671       EraseInstFromFunction(FI);
8672       return EraseInstFromFunction(*MI);
8673     }
8674
8675   return 0;
8676 }
8677
8678
8679 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8680 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8681   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8682   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8683
8684   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8685   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8686     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8687
8688     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8689          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8690       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8691       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8692       // constants.
8693       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8694         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8695           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8696             Value *Idxs[2];
8697             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8698             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8699             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8700             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8701           }
8702
8703       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8704             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8705           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8706           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8707           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8708           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8709                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8710
8711         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8712         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8713         // the result of the loaded value.
8714         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8715                                                              CI->getName(),
8716                                                          LI.isVolatile()),LI);
8717         // Now cast the result of the load.
8718         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8719       }
8720     }
8721   }
8722   return 0;
8723 }
8724
8725 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8726 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8727 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8728 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8729 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8730   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8731   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8732
8733   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8734   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8735   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8736   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8737   // the load entirely).
8738   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8739
8740   while (BBI != E) {
8741     --BBI;
8742
8743     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8744       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8745     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8746       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8747
8748   }
8749   return false;
8750 }
8751
8752 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8753   Value *Op = LI.getOperand(0);
8754
8755   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
8756   if (isa<CastInst>(Op))
8757     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8758       return Res;
8759
8760   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8761   if (LI.isVolatile()) return 0;
8762   
8763   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
8764     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
8765     // If the instruction immediately before this is a store to the same
8766     // address, do a simple form of store->load forwarding.
8767     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8768       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
8769         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
8770     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
8771       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
8772         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
8773   }
8774
8775   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
8776     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0))) {
8777       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8778       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8779       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8780       // CFG.
8781       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8782                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8783       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8784     }
8785
8786   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8787     // load null/undef -> undef
8788     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
8789       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
8790       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
8791       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
8792       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8793                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8794       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8795     }
8796
8797     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
8798     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
8799       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8800         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
8801
8802     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
8803     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
8804       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
8805         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
8806           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8807             if (Constant *V = 
8808                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
8809               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
8810         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
8811           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8812           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8813           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8814           // CFG.
8815           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8816                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8817           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8818         }
8819
8820       } else if (CE->isCast()) {
8821         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8822           return Res;
8823       }
8824   }
8825
8826   if (Op->hasOneUse()) {
8827     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
8828     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
8829     // exposes redundancy in the code.
8830     //
8831     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
8832     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
8833     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
8834     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
8835     // unconditionally.
8836     //
8837     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
8838       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
8839       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
8840           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
8841         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
8842                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
8843         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
8844                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
8845         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
8846       }
8847
8848       // load (select (cond, null, P)) -> load P
8849       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
8850         if (C->isNullValue()) {
8851           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
8852           return &LI;
8853         }
8854
8855       // load (select (cond, P, null)) -> load P
8856       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
8857         if (C->isNullValue()) {
8858           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
8859           return &LI;
8860         }
8861     }
8862   }
8863   return 0;
8864 }
8865
8866 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
8867 /// when possible.
8868 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
8869   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
8870   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8871
8872   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8873   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8874     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8875
8876     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
8877       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8878       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8879       // constants.
8880       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8881         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8882           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8883             Value* Idxs[2];
8884             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8885             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8886             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8887             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8888           }
8889
8890       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
8891           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8892                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8893
8894         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8895         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
8896         // the store, cast the value to be stored.
8897         Value *NewCast;
8898         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
8899         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
8900         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
8901         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
8902         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
8903           if (CastSrcTy->isInteger())
8904             opcode = Instruction::IntToPtr;
8905         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
8906           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
8907             opcode = Instruction::PtrToInt;
8908         }
8909         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
8910           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
8911         else
8912           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
8913             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
8914             SI);
8915         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
8916       }
8917     }
8918   }
8919   return 0;
8920 }
8921
8922 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
8923   Value *Val = SI.getOperand(0);
8924   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
8925
8926   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
8927     EraseInstFromFunction(SI);
8928     ++NumCombined;
8929     return 0;
8930   }
8931   
8932   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
8933   // alloca dead.
8934   if (Ptr->hasOneUse()) {
8935     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
8936       EraseInstFromFunction(SI);
8937       ++NumCombined;
8938       return 0;
8939     }
8940     
8941     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
8942       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
8943           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
8944         EraseInstFromFunction(SI);
8945         ++NumCombined;
8946         return 0;
8947       }
8948   }
8949
8950   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
8951   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
8952   // situation often occurs with bitfield accesses.
8953   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
8954   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
8955        --ScanInsts) {
8956     --BBI;
8957     
8958     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
8959       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
8960       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
8961         ++NumDeadStore;
8962         ++BBI;
8963         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
8964         continue;
8965       }
8966       break;
8967     }
8968     
8969     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
8970     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
8971     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
8972     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8973       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr) {
8974         EraseInstFromFunction(SI);
8975         ++NumCombined;
8976         return 0;
8977       }
8978       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
8979       // may not be dead.
8980       break;
8981     }
8982     
8983     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
8984     if (BBI->mayWriteToMemory())
8985       break;
8986   }
8987   
8988   
8989   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
8990
8991   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
8992   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
8993     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
8994       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
8995       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
8996         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
8997       ++NumCombined;
8998     }
8999     return 0;  // Do not modify these!
9000   }
9001
9002   // store undef, Ptr -> noop
9003   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9004     EraseInstFromFunction(SI);
9005     ++NumCombined;
9006     return 0;
9007   }
9008
9009   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9010   // source instead.
9011   if (isa<CastInst>(Ptr))
9012     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9013       return Res;
9014   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9015     if (CE->isCast())
9016       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9017         return Res;
9018
9019   
9020   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9021   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9022   BBI = &SI; ++BBI;
9023   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9024     if (BI->isUnconditional())
9025       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9026         return 0;  // xform done!
9027   
9028   return 0;
9029 }
9030
9031 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9032 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9033 /// into a phi node with a store in the successor.
9034 ///
9035 /// Simplify things like:
9036 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9037 /// into a phi node with a store in the successor.
9038 ///
9039 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9040   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9041   
9042   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9043   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9044   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9045   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9046   
9047   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9048   // the other predecessor.
9049   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9050   BasicBlock *OtherBB = 0;
9051   if (*PI != StoreBB)
9052     OtherBB = *PI;
9053   ++PI;
9054   if (PI == pred_end(DestBB))
9055     return false;
9056   
9057   if (*PI != StoreBB) {
9058     if (OtherBB)
9059       return false;
9060     OtherBB = *PI;
9061   }
9062   if (++PI != pred_end(DestBB))
9063     return false;
9064   
9065   
9066   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
9067   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
9068   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
9069   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
9070     return false;
9071   
9072   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
9073   // else' case.  there is an instruction before the branch.
9074   StoreInst *OtherStore = 0;
9075   if (OtherBr->isUnconditional()) {
9076     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
9077     --BBI;
9078     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9079     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9080       return false;
9081   } else {
9082     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
9083     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
9084     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
9085         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
9086       return false;
9087     
9088     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
9089     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
9090     // lives in OtherBB.
9091     for (;; --BBI) {
9092       // Check to see if we find the matching store.
9093       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
9094         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
9095           return false;
9096         break;
9097       }
9098       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
9099       // out of instructions, we can't do the xform.
9100       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
9101           BBI == OtherBB->begin())
9102         return false;
9103     }
9104     
9105     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
9106     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
9107     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
9108       // FIXME: This should really be AA driven.
9109       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
9110         return false;
9111     }
9112   }
9113   
9114   // Insert a PHI node now if we need it.
9115   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9116   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9117     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9118     PN->reserveOperandSpace(2);
9119     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9120     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
9121     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
9122   }
9123   
9124   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9125   // insert it.
9126   BBI = DestBB->begin();
9127   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9128   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9129                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9130   
9131   // Nuke the old stores.
9132   EraseInstFromFunction(SI);
9133   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9134   ++NumCombined;
9135   return true;
9136 }
9137
9138
9139 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9140   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9141   Value *X = 0;
9142   BasicBlock *TrueDest;
9143   BasicBlock *FalseDest;
9144   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9145       !isa<Constant>(X)) {
9146     // Swap Destinations and condition...
9147     BI.setCondition(X);
9148     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9149     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9150     return &BI;
9151   }
9152
9153   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9154   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9155   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9156                              TrueDest, FalseDest)))
9157     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9158          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9159       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9160       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9161       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9162       NewSCC->takeName(I);
9163       // Swap Destinations and condition...
9164       BI.setCondition(NewSCC);
9165       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9166       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9167       RemoveFromWorkList(I);
9168       I->eraseFromParent();
9169       AddToWorkList(NewSCC);
9170       return &BI;
9171     }
9172
9173   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9174   ICmpInst::Predicate IPred;
9175   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9176                       TrueDest, FalseDest)))
9177     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9178          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9179          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9180       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9181       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9182       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9183       NewSCC->takeName(I);
9184       // Swap Destinations and condition...
9185       BI.setCondition(NewSCC);
9186       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9187       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9188       RemoveFromWorkList(I);
9189       I->eraseFromParent();;
9190       AddToWorkList(NewSCC);
9191       return &BI;
9192     }
9193
9194   return 0;
9195 }
9196
9197 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9198   Value *Cond = SI.getCondition();
9199   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9200     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9201       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9202         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9203         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9204           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9205                                                 AddRHS));
9206         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9207         AddToWorkList(I);
9208         return &SI;
9209       }
9210   }
9211   return 0;
9212 }
9213
9214 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9215 /// is to leave as a vector operation.
9216 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9217   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9218     return true;
9219   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9220     if (isConstant) return true;
9221     // If all elts are the same, we can extract.
9222     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9223     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9224       if (C->getOperand(i) != Op0)
9225         return false;
9226     return true;
9227   }
9228   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9229   if (!I) return false;
9230   
9231   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9232   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9233   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9234       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9235     return true;
9236   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9237     return true;
9238   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9239     if (BO->hasOneUse() &&
9240         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9241          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9242       return true;
9243   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9244     if (CI->hasOneUse() &&
9245         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9246          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9247       return true;
9248   
9249   return false;
9250 }
9251
9252 /// Read and decode a shufflevector mask.
9253 ///
9254 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9255 /// elements in the input.
9256 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9257   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9258   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9259     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9260   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9261     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9262
9263   std::vector<unsigned> Result;
9264   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9265   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9266     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9267       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9268     else
9269       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9270   return Result;
9271 }
9272
9273 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9274 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9275 /// extracted from the vector.
9276 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9277   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9278   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9279   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9280   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9281     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9282   
9283   if (isa<UndefValue>(V))
9284     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9285   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9286     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9287   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9288     return CP->getOperand(EltNo);
9289   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9290     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9291     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9292       return 0;
9293     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9294     
9295     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9296     // inserted value.
9297     if (EltNo == IIElt) 
9298       return III->getOperand(1);
9299     
9300     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9301     // vector input.
9302     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9303   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9304     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9305     if (InEl < Width)
9306       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9307     else if (InEl < Width*2)
9308       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9309     else
9310       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9311   }
9312   
9313   // Otherwise, we don't know.
9314   return 0;
9315 }
9316
9317 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9318
9319   // If packed val is undef, replace extract with scalar undef.
9320   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9321     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9322
9323   // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9324   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9325     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9326   
9327   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9328     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
9329     // with that operand
9330     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9331     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9332       if (C->getOperand(i) != op0) {
9333         op0 = 0; 
9334         break;
9335       }
9336     if (op0)
9337       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9338   }
9339   
9340   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9341   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9342   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9343     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9344     unsigned VectorWidth = 
9345       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
9346       
9347     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
9348     // crashing the code below.
9349     if (IndexVal >= VectorWidth)
9350       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9351     
9352     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9353     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9354     // property.
9355     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
9356       uint64_t UndefElts;
9357       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9358                                                 1 << IndexVal,
9359                                                 UndefElts)) {
9360         EI.setOperand(0, V);
9361         return &EI;
9362       }
9363     }
9364     
9365     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9366       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9367     
9368     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
9369     // the same number of elements, see if we can find the source element from
9370     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
9371     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
9372       if (const VectorType *VT = 
9373               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
9374         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
9375           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
9376             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
9377     }
9378   }
9379   
9380   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9381     if (I->hasOneUse()) {
9382       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9383       // profitable to do so
9384       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9385         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9386         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9387           ExtractElementInst *newEI0 = 
9388             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9389                                    EI.getName()+".lhs");
9390           ExtractElementInst *newEI1 =
9391             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9392                                    EI.getName()+".rhs");
9393           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9394           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9395           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9396         }
9397       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9398         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9399                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9400         GetElementPtrInst *GEP = 
9401           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9402         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9403         return new LoadInst(GEP);
9404       }
9405     }
9406     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9407       // Extracting the inserted element?
9408       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9409         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9410       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9411       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9412       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9413           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9414         AddUsesToWorkList(EI);
9415         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9416         return &EI;
9417       }
9418     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9419       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9420       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9421       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9422         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9423         Value *Src;
9424         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9425           Src = SVI->getOperand(0);
9426         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9427           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9428           Src = SVI->getOperand(1);
9429         } else {
9430           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9431         }
9432         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9433       }
9434     }
9435   }
9436   return 0;
9437 }
9438
9439 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9440 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9441 /// Otherwise, return false.
9442 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9443                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9444   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9445          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9446   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9447
9448   if (isa<UndefValue>(V)) {
9449     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9450     return true;
9451   } else if (V == LHS) {
9452     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9453       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9454     return true;
9455   } else if (V == RHS) {
9456     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9457       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9458     return true;
9459   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9460     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9461     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9462     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9463     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9464     
9465     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9466       return false;
9467     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9468     
9469     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9470       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9471       // transitively ok.
9472       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9473         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9474         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9475         return true;
9476       }      
9477     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9478       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9479           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9480         unsigned ExtractedIdx =
9481           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9482         
9483         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9484         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9485           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9486           // transitively ok.
9487           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9488             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9489             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9490               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9491                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9492             } else {
9493               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9494               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9495                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9496               
9497             }
9498             return true;
9499           }
9500         }
9501       }
9502     }
9503   }
9504   // TODO: Handle shufflevector here!
9505   
9506   return false;
9507 }
9508
9509 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9510 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9511 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9512 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9513                                      Value *&RHS) {
9514   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9515          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9516          "Invalid shuffle!");
9517   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9518
9519   if (isa<UndefValue>(V)) {
9520     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9521     return V;
9522   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9523     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9524     return V;
9525   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9526     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9527     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9528     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9529     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9530     
9531     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9532       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9533           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9534         unsigned ExtractedIdx =
9535           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9536         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9537         
9538         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9539         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9540         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9541           RHS = EI->getOperand(0);
9542           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9543           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9544             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9545           return V;
9546         }
9547         
9548         if (VecOp == RHS) {
9549           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9550           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9551           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9552             if (i != InsertedIdx)
9553               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9554           }
9555           return V;
9556         }
9557         
9558         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9559         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9560         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9561           return EI->getOperand(0);
9562         
9563       }
9564     }
9565   }
9566   // TODO: Handle shufflevector here!
9567   
9568   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9569   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9570     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9571   return V;
9572 }
9573
9574 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9575   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9576   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9577   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9578   
9579   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
9580   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
9581     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9582   
9583   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9584   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9585   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9586     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9587         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9588       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9589       unsigned ExtractedIdx =
9590         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9591       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9592       
9593       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9594         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9595       
9596       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9597         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9598       
9599       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9600       // back into the same place, just use the input vector.
9601       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9602         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9603       
9604       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9605       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9606       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9607       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9608       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9609         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9610         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9611         // Build a new shuffle mask.
9612         std::vector<Constant*> Mask;
9613         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9614           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9615         else {
9616           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9617           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9618                                                        NumVectorElts));
9619         } 
9620         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9621         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9622                                      ConstantVector::get(Mask));
9623       }
9624       
9625       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9626       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9627       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9628         std::vector<Constant*> Mask;
9629         Value *RHS = 0;
9630         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9631         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9632         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9633         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9634       }
9635     }
9636   }
9637
9638   return 0;
9639 }
9640
9641
9642 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9643   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9644   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9645   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9646
9647   bool MadeChange = false;
9648   
9649   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9650   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9651     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9652   
9653   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9654   // the undef, change them to undefs.
9655   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9656     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9657     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9658     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9659       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9660         Mask[i] = 2*e;
9661         MadeChange = true;
9662       }
9663     }
9664     
9665     if (MadeChange) {
9666       // Remap any references to RHS to use LHS.
9667       std::vector<Constant*> Elts;
9668       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9669         if (Mask[i] == 2*e)
9670           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9671         else
9672           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9673       }
9674       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9675     }
9676   }
9677   
9678   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9679   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9680   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9681     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9682       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9683       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9684     }
9685     
9686     // Remap any references to RHS to use LHS.
9687     std::vector<Constant*> Elts;
9688     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9689       if (Mask[i] >= 2*e)
9690         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9691       else {
9692         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9693             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
9694           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9695         else
9696           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
9697         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9698       }
9699     }
9700     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9701     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9702     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9703     LHS = SVI.getOperand(0);
9704     RHS = SVI.getOperand(1);
9705     MadeChange = true;
9706   }
9707   
9708   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9709   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9710     
9711   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9712     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9713     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9714     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9715       
9716     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9717     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9718   }
9719
9720   // Eliminate identity shuffles.
9721   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9722   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9723   
9724   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9725   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9726   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9727   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9728   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9729   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9730   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9731   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9732   // (splat(splat)) -> splat.
9733   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9734     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9735       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9736
9737       std::vector<unsigned> NewMask;
9738       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9739         if (Mask[i] >= 2*e)
9740           NewMask.push_back(2*e);
9741         else
9742           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9743       
9744       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9745       // the replacement.
9746       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9747         std::vector<Constant*> Elts;
9748         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9749           if (NewMask[i] >= e*2) {
9750             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9751           } else {
9752             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9753           }
9754         }
9755         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9756                                      LHSSVI->getOperand(1),
9757                                      ConstantVector::get(Elts));
9758       }
9759     }
9760   }
9761
9762   return MadeChange ? &SVI : 0;
9763 }
9764
9765
9766
9767
9768 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9769 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9770 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9771 /// end of its block.
9772 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
9773   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
9774
9775   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
9776   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
9777
9778   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
9779   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
9780         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
9781     return false;
9782
9783   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
9784   // the end of block that could change the value.
9785   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9786     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
9787          Scan != E; ++Scan)
9788       if (Scan->mayWriteToMemory())
9789         return false;
9790   }
9791
9792   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
9793   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
9794
9795   I->moveBefore(InsertPos);
9796   ++NumSunkInst;
9797   return true;
9798 }
9799
9800
9801 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
9802 /// all reachable code to the worklist.
9803 ///
9804 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
9805 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
9806 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
9807 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
9808 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
9809 ///
9810 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
9811                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
9812                                        InstCombiner &IC,
9813                                        const TargetData *TD) {
9814   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
9815   Worklist.push_back(BB);
9816
9817   while (!Worklist.empty()) {
9818     BB = Worklist.back();
9819     Worklist.pop_back();
9820     
9821     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
9822     if (!Visited.insert(BB)) continue;
9823     
9824     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
9825       Instruction *Inst = BBI++;
9826       
9827       // DCE instruction if trivially dead.
9828       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
9829         ++NumDeadInst;
9830         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
9831         Inst->eraseFromParent();
9832         continue;
9833       }
9834       
9835       // ConstantProp instruction if trivially constant.
9836       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
9837         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
9838         Inst->replaceAllUsesWith(C);
9839         ++NumConstProp;
9840         Inst->eraseFromParent();
9841         continue;
9842       }
9843       
9844       IC.AddToWorkList(Inst);
9845     }
9846
9847     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
9848     // constant, only visit the reachable successor.
9849     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
9850     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
9851       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
9852         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
9853         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
9854         continue;
9855       }
9856     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
9857       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
9858         // See if this is an explicit destination.
9859         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9860           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
9861             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
9862             continue;
9863           }
9864         
9865         // Otherwise it is the default destination.
9866         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
9867         continue;
9868       }
9869     }
9870     
9871     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9872       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
9873   }
9874 }
9875
9876 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
9877   bool Changed = false;
9878   TD = &getAnalysis<TargetData>();
9879   
9880   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
9881              << F.getNameStr() << "\n");
9882
9883   {
9884     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
9885     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
9886     // track of which blocks we visit.
9887     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
9888     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
9889
9890     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
9891     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
9892     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
9893     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
9894       if (!Visited.count(BB)) {
9895         Instruction *Term = BB->getTerminator();
9896         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
9897           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
9898
9899           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9900           ++NumDeadInst;
9901
9902           if (!I->use_empty())
9903             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
9904           I->eraseFromParent();
9905         }
9906       }
9907   }
9908
9909   while (!Worklist.empty()) {
9910     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
9911     if (I == 0) continue;  // skip null values.
9912
9913     // Check to see if we can DCE the instruction.
9914     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
9915       // Add operands to the worklist.
9916       if (I->getNumOperands() < 4)
9917         AddUsesToWorkList(*I);
9918       ++NumDeadInst;
9919
9920       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9921
9922       I->eraseFromParent();
9923       RemoveFromWorkList(I);
9924       continue;
9925     }
9926
9927     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
9928     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
9929       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
9930
9931       // Add operands to the worklist.
9932       AddUsesToWorkList(*I);
9933       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
9934
9935       ++NumConstProp;
9936       I->eraseFromParent();
9937       RemoveFromWorkList(I);
9938       continue;
9939     }
9940
9941     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
9942     if (I->hasOneUse()) {
9943       BasicBlock *BB = I->getParent();
9944       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
9945       if (UserParent != BB) {
9946         bool UserIsSuccessor = false;
9947         // See if the user is one of our successors.
9948         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
9949           if (*SI == UserParent) {
9950             UserIsSuccessor = true;
9951             break;
9952           }
9953
9954         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
9955         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
9956         // otherwise), we can keep going.
9957         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
9958             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
9959           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
9960           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
9961       }
9962     }
9963
9964     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
9965 #ifndef NDEBUG
9966     std::string OrigI;
9967 #endif
9968     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
9969     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
9970       ++NumCombined;
9971       // Should we replace the old instruction with a new one?
9972       if (Result != I) {
9973         DOUT << "IC: Old = " << *I
9974              << "    New = " << *Result;
9975
9976         // Everything uses the new instruction now.
9977         I->replaceAllUsesWith(Result);
9978
9979         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
9980         AddToWorkList(Result);
9981         AddUsersToWorkList(*Result);
9982
9983         // Move the name to the new instruction first.
9984         Result->takeName(I);
9985
9986         // Insert the new instruction into the basic block...
9987         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
9988         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
9989
9990         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
9991           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
9992             ++InsertPos;
9993
9994         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
9995
9996         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
9997         // use counts.
9998         AddUsesToWorkList(*I);
9999
10000         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10001         // we do not process an instruction that has been deleted.
10002         RemoveFromWorkList(I);
10003
10004         // Erase the old instruction.
10005         InstParent->getInstList().erase(I);
10006       } else {
10007 #ifndef NDEBUG
10008         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10009              << "    New = " << *I;
10010 #endif
10011
10012         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10013         // if so, remove it.
10014         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10015           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10016           // use counts.
10017           AddUsesToWorkList(*I);
10018
10019           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10020           // occurrences of this instruction.
10021           RemoveFromWorkList(I);
10022           I->eraseFromParent();
10023         } else {
10024           AddToWorkList(I);
10025           AddUsersToWorkList(*I);
10026         }
10027       }
10028       Changed = true;
10029     }
10030   }
10031
10032   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10033   return Changed;
10034 }
10035
10036
10037 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10038   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10039   
10040   bool EverMadeChange = false;
10041
10042   // Iterate while there is work to do.
10043   unsigned Iteration = 0;
10044   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10045     EverMadeChange = true;
10046   return EverMadeChange;
10047 }
10048
10049 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10050   return new InstCombiner();
10051 }
10052