For PR1280:
[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     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
80     /// isn't already in it.
81     void AddToWorkList(Instruction *I) {
82       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
83         Worklist.push_back(I);
84     }
85     
86     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
87     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
88       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
89       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
90       
91       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
92       Worklist[It->second] = 0;
93       
94       WorklistMap.erase(It);
95     }
96     
97     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
98       Instruction *I = Worklist.back();
99       Worklist.pop_back();
100       WorklistMap.erase(I);
101       return I;
102     }
103
104     
105     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
106     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
107     /// now.
108     ///
109     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
110       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
111            UI != UE; ++UI)
112         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
113     }
114
115     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
116     /// the work lists because they might get more simplified now.
117     ///
118     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
119       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
120         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
121           AddToWorkList(Op);
122     }
123     
124     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
125     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
126     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
127     ///
128     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
129     ///
130     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
131       Value *R = I.getOperand(op);
132       
133       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
134         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
135           AddToWorkList(Op);
136           // Set the operand to undef to drop the use.
137           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
138         }
139       
140       return R;
141     }
142
143   public:
144     virtual bool runOnFunction(Function &F);
145     
146     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
147
148     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
149       AU.addRequired<TargetData>();
150       AU.addPreservedID(LCSSAID);
151       AU.setPreservesCFG();
152     }
153
154     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
155
156     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
157     // instruction types.  The semantics are as follows:
158     // Return Value:
159     //    null        - No change was made
160     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
161     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
162     //
163     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
164     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
165     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
166     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
167     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
169     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
170     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
171     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
172     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
175     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
176     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
182     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
184     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
185     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
186
187     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
188                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
189     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
190                                      BinaryOperator &I);
191     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
192     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
193     Instruction *visitTrunc(CastInst &CI);
194     Instruction *visitZExt(CastInst &CI);
195     Instruction *visitSExt(CastInst &CI);
196     Instruction *visitFPTrunc(CastInst &CI);
197     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
198     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
199     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
200     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
201     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
202     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
203     Instruction *visitIntToPtr(CastInst &CI);
204     Instruction *visitBitCast(CastInst &CI);
205     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
206                                 Instruction *FI);
207     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
208     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
209     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
210     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
211     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
212     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
213     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
214     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
215     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
216     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
217     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
218     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
219     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
220     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
221
222     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
223     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
224
225   private:
226     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
227     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
228
229   public:
230     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
231     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
232     //
233     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
234       assert(New && New->getParent() == 0 &&
235              "New instruction already inserted into a basic block!");
236       BasicBlock *BB = Old.getParent();
237       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
238       AddToWorkList(New);
239       return New;
240     }
241
242     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
243     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
244     /// cast.
245     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
246                             Instruction &Pos) {
247       if (V->getType() == Ty) return V;
248
249       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
250         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
251       
252       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
253       AddToWorkList(C);
254       return C;
255     }
256
257     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
258     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
259     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
260     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
261     // modified.
262     //
263     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
264       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
265       if (&I != V) {
266         I.replaceAllUsesWith(V);
267         return &I;
268       } else {
269         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
270         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
271         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
272         return &I;
273       }
274     }
275
276     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
277     // found to be replacable with another preexisting expression or was
278     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
279     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
280     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
281     //
282     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
283       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
284       if (Old != New)
285         Old->replaceAllUsesWith(New);
286       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
287         AddToWorkList(I);
288       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
289         AddToWorkList(I);
290       return true;
291     }
292     
293     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
294     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
295     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
296     // this function.
297     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
298       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
299       AddUsesToWorkList(I);
300       RemoveFromWorkList(&I);
301       I.eraseFromParent();
302       return 0;  // Don't do anything with FI
303     }
304
305   private:
306     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
307     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
308     /// casts that are known to not do anything...
309     ///
310     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
311                                    Value *V, const Type *DestTy,
312                                    Instruction *InsertBefore);
313
314     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
315     /// commutative operators.
316     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
317
318     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
319     /// most-complex to least-complex order.
320     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
321
322     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
323     /// on the demanded bits.
324     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
325                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
326                               unsigned Depth = 0);
327
328     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
329                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
330       
331     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
332     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
333     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
334     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
335
336     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
337     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
338     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
339     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
340     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
341     
342     
343     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
344                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
345     
346     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
347                               bool isSub, Instruction &I);
348     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
349                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
350     Instruction *PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI, AllocationInst &AI);
351     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
352
353     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
354   };
355
356   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
357 }
358
359 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
360 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
361 static unsigned getComplexity(Value *V) {
362   if (isa<Instruction>(V)) {
363     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
364       return 3;
365     return 4;
366   }
367   if (isa<Argument>(V)) return 3;
368   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
369 }
370
371 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
372 // it.
373 static bool isOnlyUse(Value *V) {
374   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
375 }
376
377 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
378 // though a va_arg area...
379 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
380   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
381     if (ITy->getBitWidth() < 32)
382       return Type::Int32Ty;
383   } else if (Ty == Type::FloatTy)
384     return Type::DoubleTy;
385   return Ty;
386 }
387
388 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
389 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
390 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
391   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
392     return I->getOperand(0);
393   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
394     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
395       return CE->getOperand(0);
396   return 0;
397 }
398
399 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
400 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
401 static Instruction::CastOps 
402 isEliminableCastPair(
403   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
404   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
405   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
406   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
407 ) {
408   
409   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
410   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
411
412   // Get the opcodes of the two Cast instructions
413   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
414   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
415
416   return Instruction::CastOps(
417       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
418                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
419 }
420
421 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
422 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
423 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
424 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
425                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
426   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
427   
428   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
429   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
430     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
431       return false;
432   return true;
433 }
434
435 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
436 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
437 /// casts that are known to not do anything...
438 ///
439 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
440                                              Value *V, const Type *DestTy,
441                                              Instruction *InsertBefore) {
442   if (V->getType() == DestTy) return V;
443   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
444     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
445   
446   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
447 }
448
449 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
450 // operators:
451 //
452 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
453 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
454 //     binary operators.
455 //
456 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
457 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
458 //
459 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
460   bool Changed = false;
461   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
462     Changed = !I.swapOperands();
463
464   if (!I.isAssociative()) return Changed;
465   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
466   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
467     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
468       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
469         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
470                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
471                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
472         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
473         I.setOperand(1, Folded);
474         return true;
475       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
476         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
477             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
478           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
479           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
480
481           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
482           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
483           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
484                                                     Op1->getOperand(0),
485                                                     Op1->getName(), &I);
486           AddToWorkList(New);
487           I.setOperand(0, New);
488           I.setOperand(1, Folded);
489           return true;
490         }
491     }
492   return Changed;
493 }
494
495 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
496 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
497 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
498 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
499   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
500     return false;
501   I.swapOperands();
502   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
503   return true;
504 }
505
506 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
507 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
508 //
509 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
510   if (BinaryOperator::isNeg(V))
511     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
512
513   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
514   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
515     return ConstantExpr::getNeg(C);
516   return 0;
517 }
518
519 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
520   if (BinaryOperator::isNot(V))
521     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
522
523   // Constants can be considered to be not'ed values...
524   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
525     return ConstantExpr::getNot(C);
526   return 0;
527 }
528
529 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
530 // other computations (because it has a constant operand), return the
531 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
532 // Otherwise, return null.
533 //
534 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
535   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
536     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
537       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
538         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
539           return I->getOperand(0);
540       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
541         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
542           // The multiplier is really 1 << CST.
543           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
544           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
545           return I->getOperand(0);
546         }
547     }
548   return 0;
549 }
550
551 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
552 /// expression, return it.
553 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
554   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
555   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
556     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
557       return cast<User>(V);
558   return false;
559 }
560
561 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
562 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
563   APInt Val(C->getValue());
564   return ConstantInt::get(++Val);
565 }
566 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
567 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
568   APInt Val(C->getValue());
569   return ConstantInt::get(--Val);
570 }
571 /// Add - Add two ConstantInts together
572 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
573   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
574 }
575 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
576 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
577   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
578 }
579 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
580 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
581   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
582 }
583 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
584 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
585   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
586 }
587
588 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
589 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
590 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
591 /// processing.
592 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
593 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
594 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
595 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
596 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
597 /// this won't lose us code quality.
598 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
599                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
600   assert(V && "No Value?");
601   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
602   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
603   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
604   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth &&
605          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
606          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
607          "VTy, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
608   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
609     // We know all of the bits for a constant!
610     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
611     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
612     return;
613   }
614
615   if (Depth == 6 || Mask == 0)
616     return;  // Limit search depth.
617
618   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
619   if (!I) return;
620
621   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
622   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
623   
624   switch (I->getOpcode()) {
625   case Instruction::And: {
626     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
627     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
628     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
629     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
630     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
631     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
632     
633     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
634     KnownOne &= KnownOne2;
635     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
636     KnownZero |= KnownZero2;
637     return;
638   }
639   case Instruction::Or: {
640     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
641     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
642     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
643     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
644     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
645     
646     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
647     KnownZero &= KnownZero2;
648     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
649     KnownOne |= KnownOne2;
650     return;
651   }
652   case Instruction::Xor: {
653     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
654     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
655     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
656     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
657     
658     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
659     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
660     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
661     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
662     KnownZero = KnownZeroOut;
663     return;
664   }
665   case Instruction::Select:
666     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
667     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
668     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
669     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
670
671     // Only known if known in both the LHS and RHS.
672     KnownOne &= KnownOne2;
673     KnownZero &= KnownZero2;
674     return;
675   case Instruction::FPTrunc:
676   case Instruction::FPExt:
677   case Instruction::FPToUI:
678   case Instruction::FPToSI:
679   case Instruction::SIToFP:
680   case Instruction::PtrToInt:
681   case Instruction::UIToFP:
682   case Instruction::IntToPtr:
683     return; // Can't work with floating point or pointers
684   case Instruction::Trunc: {
685     // All these have integer operands
686     uint32_t SrcBitWidth = 
687       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
688     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), APInt(Mask).zext(SrcBitWidth), 
689       KnownZero.zext(SrcBitWidth), KnownOne.zext(SrcBitWidth), Depth+1);
690     KnownZero.trunc(BitWidth);
691     KnownOne.trunc(BitWidth);
692     return;
693   }
694   case Instruction::BitCast: {
695     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
696     if (SrcTy->isInteger()) {
697       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
698       return;
699     }
700     break;
701   }
702   case Instruction::ZExt:  {
703     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
704     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
705     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
706     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
707       
708     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), APInt(Mask).trunc(SrcBitWidth), 
709       KnownZero.trunc(SrcBitWidth), KnownOne.trunc(SrcBitWidth), Depth+1);
710     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
711     // The top bits are known to be zero.
712     KnownZero.zext(BitWidth);
713     KnownOne.zext(BitWidth);
714     KnownZero |= NewBits;
715     return;
716   }
717   case Instruction::SExt: {
718     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
719     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
720     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
721     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
722       
723     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), APInt(Mask).trunc(SrcBitWidth), 
724       KnownZero.trunc(SrcBitWidth), KnownOne.trunc(SrcBitWidth), Depth+1);
725     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
726     KnownZero.zext(BitWidth);
727     KnownOne.zext(BitWidth);
728
729     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
730     // top bits of the result.
731     APInt InSignBit(APInt::getSignBit(SrcTy->getBitWidth()));
732     InSignBit.zext(BitWidth);
733     if ((KnownZero & InSignBit) != 0) {          // Input sign bit known zero
734       KnownZero |= NewBits;
735       KnownOne &= ~NewBits;
736     } else if ((KnownOne & InSignBit) != 0) {    // Input sign bit known set
737       KnownOne |= NewBits;
738       KnownZero &= ~NewBits;
739     } else {                              // Input sign bit unknown
740       KnownZero &= ~NewBits;
741       KnownOne &= ~NewBits;
742     }
743     return;
744   }
745   case Instruction::Shl:
746     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
747     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
748       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
749       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
750       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
751       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
752       KnownZero <<= ShiftAmt;
753       KnownOne  <<= ShiftAmt;
754       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
755       return;
756     }
757     break;
758   case Instruction::LShr:
759     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
760     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
761       // Compute the new bits that are at the top now.
762       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
763       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
764       
765       // Unsigned shift right.
766       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
767       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
768       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
769       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
770       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
771       KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
772       return;
773     }
774     break;
775   case Instruction::AShr:
776     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
777     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
778       // Compute the new bits that are at the top now.
779       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
780       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
781       
782       // Signed shift right.
783       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
784       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
785       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
786       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
787       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
788         
789       // Handle the sign bits and adjust to where it is now in the mask.
790       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth).lshr(ShiftAmt));
791         
792       if ((KnownZero & SignBit) != 0) {       // New bits are known zero.
793         KnownZero |= HighBits;
794       } else if ((KnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
795         KnownOne |= HighBits;
796       }
797       return;
798     }
799     break;
800   }
801 }
802
803 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
804 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
805 /// for bits that V cannot have.
806 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
807   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
808   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
809   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
810   return (KnownZero & Mask) == Mask;
811 }
812
813 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
814 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
815 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
816 /// constant and return true.
817 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
818                                    APInt Demanded) {
819   assert(I && "No instruction?");
820   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
821
822   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
823   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
824   if (!OpC) return false;
825
826   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
827   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
828   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
829     return false;
830
831   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
832   Demanded &= OpC->getValue();
833   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
834   return true;
835 }
836
837 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
838 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
839 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
840 // min/max.
841 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
842                                                    const APInt& KnownZero,
843                                                    const APInt& KnownOne,
844                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
845   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
846   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
847          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
848          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
849          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
850   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
851
852   APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
853   
854   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
855   // bit if it is unknown.
856   Min = KnownOne;
857   Max = KnownOne|UnknownBits;
858   
859   if ((SignBit & UnknownBits) != 0) { // Sign bit is unknown
860     Min |= SignBit;
861     Max &= ~SignBit;
862   }
863 }
864
865 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
866 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
867 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
868 // min/max.
869 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
870                                                      const APInt& KnownZero,
871                                                      const APInt& KnownOne,
872                                                      APInt& Min,
873                                                      APInt& Max) {
874   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
875   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
876          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
877          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
878          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
879   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
880   
881   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
882   Min = KnownOne;
883   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
884   Max = KnownOne|UnknownBits;
885 }
886
887 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
888 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
889 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
890 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
891 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
892 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
893 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
894 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
895 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
896 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
897 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
898 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
899 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
900 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
901 /// and KnownOne must all be the same.
902 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
903                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
904                                         unsigned Depth) {
905   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
906   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
907   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
908   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
909   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
910          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
911          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
912          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
913           must have same BitWidth");
914   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
915     // We know all of the bits for a constant!
916     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
917     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
918     return false;
919   }
920   
921   KnownZero.clear(); 
922   KnownOne.clear();
923   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
924     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
925       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
926       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
927       return false;
928     }
929     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
930     // just set the DemandedMask to all bits.
931     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
932   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
933     if (V != UndefValue::get(VTy))
934       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
935     return false;
936   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
937     return false;
938   }
939   
940   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
941   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
942
943   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
944   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
945   switch (I->getOpcode()) {
946   default: break;
947   case Instruction::And:
948     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
949     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
950                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
951       return true;
952     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
953            "Bits known to be one AND zero?"); 
954
955     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
956     // LHS.
957     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
958                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
959       return true;
960     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
961            "Bits known to be one AND zero?"); 
962
963     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
964     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
965     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
966         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
967       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
968     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
969         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
970       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
971     
972     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
973     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
974       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
975       
976     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
977     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
978       return UpdateValueUsesWith(I, I);
979       
980     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
981     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
982     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
983     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
984     break;
985   case Instruction::Or:
986     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
987     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
988                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
989       return true;
990     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
991            "Bits known to be one AND zero?"); 
992     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
993     // LHS.
994     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
995                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
996       return true;
997     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
998            "Bits known to be one AND zero?"); 
999     
1000     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1001     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1002     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1003         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1004       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1005     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1006         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1007       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1008
1009     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1010     // the other side, just use the 'other' side.
1011     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1012         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1013       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1014     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1015         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1016       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1017         
1018     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1019     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1020       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1021           
1022     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1023     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1024     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1025     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1026     break;
1027   case Instruction::Xor: {
1028     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1029                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1030       return true;
1031     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1032            "Bits known to be one AND zero?"); 
1033     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1034                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1035       return true;
1036     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1037            "Bits known to be one AND zero?"); 
1038     
1039     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1040     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1041     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1042       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1043     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1044       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1045     
1046     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1047     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1048                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1049     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1050     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1051                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1052     
1053     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1054     // other, turn this into an *inclusive* or.
1055     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1056     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1057       Instruction *Or =
1058         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1059                                  I->getName());
1060       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1061       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1062     }
1063     
1064     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1065     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1066     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1067     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1068     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1069       // all known
1070       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1071         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1072         Instruction *And = 
1073           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1074         InsertNewInstBefore(And, *I);
1075         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1076       }
1077     }
1078     
1079     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1080     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1081     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1082       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1083     
1084     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1085     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1086     break;
1087   }
1088   case Instruction::Select:
1089     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1090                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1091       return true;
1092     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1093                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1094       return true;
1095     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1096            "Bits known to be one AND zero?"); 
1097     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1098            "Bits known to be one AND zero?"); 
1099     
1100     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1101     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1102       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1103     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1104       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1105     
1106     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1107     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1108     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1109     break;
1110   case Instruction::Trunc: {
1111     uint32_t truncBf = 
1112       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1113     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask.zext(truncBf),
1114         RHSKnownZero.zext(truncBf), RHSKnownOne.zext(truncBf), Depth+1))
1115       return true;
1116     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1117     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1118     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1119     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1120            "Bits known to be one AND zero?"); 
1121     break;
1122   }
1123   case Instruction::BitCast:
1124     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1125       return false;
1126       
1127     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1128                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1129       return true;
1130     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1131            "Bits known to be one AND zero?"); 
1132     break;
1133   case Instruction::ZExt: {
1134     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1135     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1136     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1137     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1138     
1139     DemandedMask &= SrcTy->getMask().zext(BitWidth);
1140     uint32_t zextBf = SrcTy->getBitWidth();
1141     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask.trunc(zextBf),
1142           RHSKnownZero.trunc(zextBf), RHSKnownOne.trunc(zextBf), Depth+1))
1143       return true;
1144     DemandedMask.zext(BitWidth);
1145     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1146     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1147     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1148            "Bits known to be one AND zero?"); 
1149     // The top bits are known to be zero.
1150     RHSKnownZero |= NewBits;
1151     break;
1152   }
1153   case Instruction::SExt: {
1154     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1155     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1156     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1157     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1158     
1159     // Get the sign bit for the source type
1160     APInt InSignBit(APInt::getSignBit(SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()));
1161     InSignBit.zext(BitWidth);
1162     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1163                               SrcTy->getMask().zext(BitWidth);
1164
1165     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1166     // bit is demanded.
1167     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1168       InputDemandedBits |= InSignBit;
1169       
1170     uint32_t sextBf = SrcTy->getBitWidth();
1171     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits.trunc(sextBf),
1172           RHSKnownZero.trunc(sextBf), RHSKnownOne.trunc(sextBf), Depth+1))
1173       return true;
1174     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1175     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1176     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1177     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1178            "Bits known to be one AND zero?"); 
1179       
1180     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1181     // top bits of the result.
1182
1183     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1184     // convert this into a zero extension.
1185     if ((RHSKnownZero & InSignBit) != 0 || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1186     {
1187       // Convert to ZExt cast
1188       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1189       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1190     } else if ((RHSKnownOne & InSignBit) != 0) {    // Input sign bit known set
1191       RHSKnownOne |= NewBits;
1192       RHSKnownZero &= ~NewBits;
1193     } else {                              // Input sign bit unknown
1194       RHSKnownZero &= ~NewBits;
1195       RHSKnownOne &= ~NewBits;
1196     }
1197     break;
1198   }
1199   case Instruction::Add: {
1200     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1201     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1202     // either.
1203     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1204       
1205     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1206     // we can do.
1207     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1208       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1209       // won't work if the RHS is zero.
1210       if (RHS->isZero())
1211         break;
1212       
1213       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1214       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1215       APInt InDemandedBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(NLZ));
1216
1217       // Find information about known zero/one bits in the input.
1218       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1219                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1220         return true;
1221
1222       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1223       // the constant.
1224       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1225         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1226       
1227       // Avoid excess work.
1228       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1229         break;
1230       
1231       // Turn it into OR if input bits are zero.
1232       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1233         Instruction *Or =
1234           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1235                                    I->getName());
1236         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1237         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1238       }
1239       
1240       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1241       // depending on potential carries from the input constant and the
1242       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1243       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1244       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1245       
1246       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1247       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1248       // this scan.
1249       APInt RHSVal(RHS->getValue());
1250       
1251       bool CarryIn = false;
1252       APInt CarryBits(BitWidth, 0);
1253       const uint64_t *LHSKnownZeroRawVal = LHSKnownZero.getRawData(),
1254                      *RHSRawVal = RHSVal.getRawData();
1255       for (uint32_t i = 0; i != RHSVal.getNumWords(); ++i) {
1256         uint64_t AddVal = ~LHSKnownZeroRawVal[i] + RHSRawVal[i],
1257                  XorVal = ~LHSKnownZeroRawVal[i] ^ RHSRawVal[i];
1258         uint64_t WordCarryBits = AddVal ^ XorVal + CarryIn;
1259         if (AddVal < RHSRawVal[i])
1260           CarryIn = true;
1261         else
1262           CarryIn = false;
1263         CarryBits.setWordToValue(i, WordCarryBits);
1264       }
1265       
1266       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1267       
1268       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1269       // other, and there is no input carry.
1270       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1271                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1272       
1273       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1274       // is no input carry.
1275       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1276     } else {
1277       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1278       // the high bits of its LHS or RHS.
1279       if ((DemandedMask & APInt::getSignBit(BitWidth)) == 0) {
1280         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1281         // significant bit and all those below it.
1282         APInt DemandedFromOps = APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(NLZ);
1283         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1284                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1285           return true;
1286         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1287                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1288           return true;
1289       }
1290     }
1291     break;
1292   }
1293   case Instruction::Sub:
1294     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1295     // the high bits of its LHS or RHS.
1296     if ((DemandedMask & APInt::getSignBit(BitWidth)) == 0) {
1297       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1298       // significant bit and all those below it.
1299       unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1300       APInt DemandedFromOps(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(NLZ));
1301       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1302                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1303         return true;
1304       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1305                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1306         return true;
1307     }
1308     break;
1309   case Instruction::Shl:
1310     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1311       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1312       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask.lshr(ShiftAmt), 
1313                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1314         return true;
1315       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1316              "Bits known to be one AND zero?"); 
1317       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1318       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1319       // low bits known zero.
1320       if (ShiftAmt)
1321         RHSKnownZero |= APInt::getAllOnesValue(ShiftAmt).zextOrCopy(BitWidth);
1322     }
1323     break;
1324   case Instruction::LShr:
1325     // For a logical shift right
1326     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1327       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1328       
1329       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
1330       // Unsigned shift right.
1331       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1332                               (DemandedMask.shl(ShiftAmt)) & TypeMask,
1333                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1334         return true;
1335       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1336              "Bits known to be one AND zero?"); 
1337       RHSKnownZero &= TypeMask;
1338       RHSKnownOne  &= TypeMask;
1339       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1340       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1341       if (ShiftAmt) {
1342         // Compute the new bits that are at the top now.
1343         APInt HighBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(
1344                          BitWidth - ShiftAmt));
1345         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1346       }
1347     }
1348     break;
1349   case Instruction::AShr:
1350     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1351     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1352     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1353     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1354     if (DemandedMask == 1) {
1355       // Perform the logical shift right.
1356       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1357                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1358       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1359       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1360     }    
1361     
1362     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1363       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1364       
1365       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
1366       // Signed shift right.
1367       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1368                                (DemandedMask.shl(ShiftAmt)) & TypeMask,
1369                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1370         return true;
1371       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1372              "Bits known to be one AND zero?"); 
1373       // Compute the new bits that are at the top now.
1374       APInt HighBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(BitWidth - ShiftAmt));
1375       RHSKnownZero &= TypeMask;
1376       RHSKnownOne  &= TypeMask;
1377       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1378       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1379         
1380       // Handle the sign bits.
1381       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1382       // Adjust to where it is now in the mask.
1383       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1384         
1385       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1386       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1387       if ((RHSKnownZero & SignBit) != 0 || 
1388           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1389         // Perform the logical shift right.
1390         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1391                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1392         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1393         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1394       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1395         RHSKnownOne |= HighBits;
1396       }
1397     }
1398     break;
1399   }
1400   
1401   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1402   // constant.
1403   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1404     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1405   return false;
1406 }
1407
1408
1409 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1410 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1411 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1412 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1413 ///
1414 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1415 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1416 /// returned.  This returns null if no change was made.
1417 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1418                                                 uint64_t &UndefElts,
1419                                                 unsigned Depth) {
1420   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1421   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1422   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1423   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1424          "Invalid DemandedElts!");
1425
1426   if (isa<UndefValue>(V)) {
1427     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1428     UndefElts = EltMask;
1429     return 0;
1430   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1431     UndefElts = EltMask;
1432     return UndefValue::get(V->getType());
1433   }
1434   
1435   UndefElts = 0;
1436   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1437     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1438     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1439
1440     std::vector<Constant*> Elts;
1441     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1442       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1443         Elts.push_back(Undef);
1444         UndefElts |= (1ULL << i);
1445       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1446         Elts.push_back(Undef);
1447         UndefElts |= (1ULL << i);
1448       } else {                               // Otherwise, defined.
1449         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1450       }
1451         
1452     // If we changed the constant, return it.
1453     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1454     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1455   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1456     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1457     // set to undef.
1458     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1459     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1460     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1461     std::vector<Constant*> Elts;
1462     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1463       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1464     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1465     return ConstantVector::get(Elts);
1466   }
1467   
1468   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1469     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1470       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1471       return false;
1472     }
1473     return false;
1474   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1475     return false;
1476   }
1477   
1478   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1479   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1480   
1481   bool MadeChange = false;
1482   uint64_t UndefElts2;
1483   Value *TmpV;
1484   switch (I->getOpcode()) {
1485   default: break;
1486     
1487   case Instruction::InsertElement: {
1488     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1489     // demand exactly the same input as we produce.
1490     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1491     if (Idx == 0) {
1492       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1493       // which elt is getting updated.
1494       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1495                                         UndefElts2, Depth+1);
1496       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1497       break;
1498     }
1499     
1500     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1501     // insertelement.
1502     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1503     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1504       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1505     
1506     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1507     // input demanded set is simpler than the output set.
1508     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1509                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1510                                       UndefElts, Depth+1);
1511     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1512
1513     // The inserted element is defined.
1514     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1515     break;
1516   }
1517     
1518   case Instruction::And:
1519   case Instruction::Or:
1520   case Instruction::Xor:
1521   case Instruction::Add:
1522   case Instruction::Sub:
1523   case Instruction::Mul:
1524     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1525     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1526                                       UndefElts, Depth+1);
1527     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1528     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1529                                       UndefElts2, Depth+1);
1530     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1531       
1532     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1533     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1534     UndefElts &= UndefElts2;
1535     break;
1536     
1537   case Instruction::Call: {
1538     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1539     if (!II) break;
1540     switch (II->getIntrinsicID()) {
1541     default: break;
1542       
1543     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1544     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1545     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1546     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1547     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1548     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1549     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1550     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1551     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1552     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1553       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1554                                         UndefElts, Depth+1);
1555       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1556       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1557                                         UndefElts2, Depth+1);
1558       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1559
1560       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1561       // scalarize it now.
1562       if (DemandedElts == 1) {
1563         switch (II->getIntrinsicID()) {
1564         default: break;
1565         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1566         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1567         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1568         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1569           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1570           Value *LHS = II->getOperand(1);
1571           Value *RHS = II->getOperand(2);
1572           // Extract the element as scalars.
1573           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1574           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1575           
1576           switch (II->getIntrinsicID()) {
1577           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1578           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1579           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1580             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1581                                                         II->getName()), *II);
1582             break;
1583           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1584           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1585             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1586                                                          II->getName()), *II);
1587             break;
1588           }
1589           
1590           Instruction *New =
1591             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1592                                   II->getName());
1593           InsertNewInstBefore(New, *II);
1594           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1595           return New;
1596         }            
1597       }
1598         
1599       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1600       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1601       UndefElts &= UndefElts2;
1602       break;
1603     }
1604     break;
1605   }
1606   }
1607   return MadeChange ? I : 0;
1608 }
1609
1610 /// @returns true if the specified compare instruction is
1611 /// true when both operands are equal...
1612 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true if both operands are equal
1613 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1614   ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
1615   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1616          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1617          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1618 }
1619
1620 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1621 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1622 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1623 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1624 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1625 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1626 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1627 ///
1628 template<typename Functor>
1629 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1630   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1631   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1632
1633   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1634   if (F.shouldApply(LHS))
1635     return F.apply(Root);
1636
1637   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1638   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1639   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1640     // Should we apply this transform to the RHS?
1641     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1642
1643     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1644     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1645       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1646       ShouldApply = true;
1647     }
1648
1649     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1650     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1651     if (ShouldApply) {
1652       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1653
1654       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1655       // and perform the reassociation.
1656       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1657
1658       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1659       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1660
1661       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1662       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1663       if (&Root == TmpLHSI) {
1664         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1665         return 0;
1666       }
1667       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1668       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1669       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1670       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1671       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1672       ARI = Root;
1673
1674       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1675       // get to LHSI.
1676       while (TmpLHSI != LHSI) {
1677         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1678         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1679         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1680         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1681         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1682         ARI = NextLHSI;
1683
1684         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1685         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1686         TmpLHSI = NextLHSI;
1687         ExtraOperand = NextOp;
1688       }
1689
1690       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1691       // the transformation...
1692       return F.apply(Root);
1693     }
1694
1695     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1696   }
1697   return 0;
1698 }
1699
1700
1701 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1702 struct AddRHS {
1703   Value *RHS;
1704   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1705   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1706   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1707     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1708                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1709   }
1710 };
1711
1712 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1713 //                 iff C1&C2 == 0
1714 struct AddMaskingAnd {
1715   Constant *C2;
1716   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1717   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1718     ConstantInt *C1;
1719     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1720            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1721   }
1722   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1723     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1724   }
1725 };
1726
1727 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1728                                              InstCombiner *IC) {
1729   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1730     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1731       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1732
1733     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1734           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1735   }
1736
1737   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1738   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1739   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1740
1741   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1742     if (ConstIsRHS)
1743       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1744     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1745   }
1746
1747   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1748   if (!ConstIsRHS)
1749     std::swap(Op0, Op1);
1750   Instruction *New;
1751   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1752     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1753   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1754     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1755                           SO->getName()+".cmp");
1756   else {
1757     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1758     abort();
1759   }
1760   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1761 }
1762
1763 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1764 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1765 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1766 // not have a second operand.
1767 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1768                                      InstCombiner *IC) {
1769   // Don't modify shared select instructions
1770   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1771   Value *TV = SI->getOperand(1);
1772   Value *FV = SI->getOperand(2);
1773
1774   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1775     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1776     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1777
1778     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1779     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1780
1781     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1782                           SelectFalseVal);
1783   }
1784   return 0;
1785 }
1786
1787
1788 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1789 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1790 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1791 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1792   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1793   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1794   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1795
1796   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1797   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1798   // or if *it* is a PHI, bail out.
1799   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1800   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1801     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1802       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1803       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1804       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1805       
1806       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1807       // loop.
1808       if (NonConstBB == I.getParent())
1809         return 0;
1810     }
1811   
1812   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1813   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1814   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1815   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1816   if (NonConstBB) {
1817     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1818     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1819   }
1820
1821   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1822   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
1823   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1824   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1825   NewPN->takeName(PN);
1826
1827   // Next, add all of the operands to the PHI.
1828   if (I.getNumOperands() == 2) {
1829     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1830     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1831       Value *InV;
1832       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1833         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1834           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1835         else
1836           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1837       } else {
1838         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1839         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1840           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
1841                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1842                                        NonConstBB->getTerminator());
1843         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1844           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
1845                                 CI->getPredicate(),
1846                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1847                                 NonConstBB->getTerminator());
1848         else
1849           assert(0 && "Unknown binop!");
1850         
1851         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1852       }
1853       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1854     }
1855   } else { 
1856     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1857     const Type *RetTy = CI->getType();
1858     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1859       Value *InV;
1860       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1861         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1862       } else {
1863         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1864         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1865                                I.getType(), "phitmp", 
1866                                NonConstBB->getTerminator());
1867         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1868       }
1869       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1870     }
1871   }
1872   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1873 }
1874
1875 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1876   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1877   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1878
1879   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1880     // X + undef -> undef
1881     if (isa<UndefValue>(RHS))
1882       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1883
1884     // X + 0 --> X
1885     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1886       if (RHSC->isNullValue())
1887         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1888     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1889       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
1890         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1891     }
1892
1893     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1894       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1895       APInt Val(CI->getValue());
1896       unsigned BitWidth = Val.getBitWidth();
1897       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1898         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
1899       
1900       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1901       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1902       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1903         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1904         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
1905                                  KnownZero, KnownOne))
1906           return &I;
1907       }
1908     }
1909
1910     if (isa<PHINode>(LHS))
1911       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1912         return NV;
1913     
1914     ConstantInt *XorRHS = 0;
1915     Value *XorLHS = 0;
1916     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
1917         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
1918       unsigned TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1919       APInt RHSVal(cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue());
1920       
1921       unsigned Size = TySizeBits / 2;
1922       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
1923       APInt CFF80Val(-C0080Val);
1924       do {
1925         if (TySizeBits > Size) {
1926           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
1927           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
1928           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
1929               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
1930             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
1931             APInt Mask(APInt::getAllOnesValue(TySizeBits));
1932             Mask <<= Size;
1933             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask))
1934               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
1935             break;
1936           }
1937         }
1938         Size >>= 1;
1939         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
1940         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
1941       } while (Size >= 1);
1942       
1943       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
1944       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
1945       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
1946       // up to something that the back ends can handle.
1947       const Type *MiddleType = 0;
1948       switch (Size) {
1949         default: break;
1950         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
1951         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
1952         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
1953       }
1954       if (MiddleType) {
1955         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
1956         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
1957         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
1958       }
1959     }
1960   }
1961
1962   // X + X --> X << 1
1963   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
1964     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
1965
1966     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
1967       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1968         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
1969           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
1970     }
1971     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
1972       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
1973         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
1974           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
1975     }
1976   }
1977
1978   // -A + B  -->  B - A
1979   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
1980     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
1981
1982   // A + -B  -->  A - B
1983   if (!isa<Constant>(RHS))
1984     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
1985       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
1986
1987
1988   ConstantInt *C2;
1989   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
1990     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
1991       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
1992
1993     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
1994     ConstantInt *C1;
1995     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
1996       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
1997   }
1998
1999   // X + X*C --> X * (C+1)
2000   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2001     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2002
2003   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2004   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
2005       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2006     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2007   
2008
2009   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2010   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2011     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2012       return R;
2013
2014   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2015     Value *X = 0;
2016     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2017       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2018
2019     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2020     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2021       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2022       if (Anded == CRHS) {
2023         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2024         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2025         APInt AddRHSV(CRHS->getValue());
2026
2027         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2028         APInt AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
2029         AddRHSHighBits &= C2->getType()->getMask();
2030
2031         // See if the and mask includes all of these bits.
2032         APInt AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getValue();
2033
2034         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2035           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2036           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2037                                                             LHS->getName()), I);
2038           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2039         }
2040       }
2041     }
2042
2043     // Try to fold constant add into select arguments.
2044     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2045       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2046         return R;
2047   }
2048
2049   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2050   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2051   //     intptrtype
2052   {
2053     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2054     Value *Other = RHS;
2055     if (!CI) {
2056       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2057       Other = LHS;
2058     }
2059     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2060         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2061          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2062         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2063       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2064                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2065       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2066       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2067     }
2068   }
2069
2070   return Changed ? &I : 0;
2071 }
2072
2073 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2074 // highest order bit set.
2075 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2076   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2077   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2078 }
2079
2080 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2081   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2082
2083   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2084     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2085
2086   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2087   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2088     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2089
2090   if (isa<UndefValue>(Op0))
2091     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2092   if (isa<UndefValue>(Op1))
2093     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2094
2095   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2096     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2097     if (C->isAllOnesValue())
2098       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2099
2100     // C - ~X == X + (1+C)
2101     Value *X = 0;
2102     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2103       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2104
2105     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2106     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2107     if (C->isNullValue()) {
2108       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2109         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2110           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2111             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2112             if (CU->getZExtValue() == 
2113                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2114               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2115               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2116                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2117             }
2118           }
2119         }
2120         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2121           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2122             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2123             if (CU->getZExtValue() == 
2124                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2125               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2126               return BinaryOperator::createLShr(
2127                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2128             }
2129           }
2130         } 
2131     }
2132
2133     // Try to fold constant sub into select arguments.
2134     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2135       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2136         return R;
2137
2138     if (isa<PHINode>(Op0))
2139       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2140         return NV;
2141   }
2142
2143   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2144     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2145         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2146       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2147         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2148       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2149         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2150       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2151         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2152           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2153           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2154                                            Op1I->getOperand(0));
2155       }
2156     }
2157
2158     if (Op1I->hasOneUse()) {
2159       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2160       // is not used by anyone else...
2161       //
2162       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2163           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2164         // Swap the two operands of the subexpr...
2165         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2166         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2167         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2168
2169         // Create the new top level add instruction...
2170         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2171       }
2172
2173       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2174       //
2175       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2176           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2177         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2178
2179         Value *NewNot =
2180           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2181         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2182       }
2183
2184       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2185       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2186         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2187           if (CSI->isNullValue())
2188             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2189               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2190                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2191
2192       // X - X*C --> X * (1-C)
2193       ConstantInt *C2 = 0;
2194       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2195         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2196         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2197       }
2198     }
2199   }
2200
2201   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2202     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2203       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2204         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2205           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2206         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2207           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2208       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2209         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2210           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2211       }
2212
2213   ConstantInt *C1;
2214   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2215     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2216       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2217
2218     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2219     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2220       return BinaryOperator::createMul(Op1, Subtract(C1, C2));
2221   }
2222   return 0;
2223 }
2224
2225 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if it
2226 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
2227 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS) {
2228   switch (pred) {
2229     case ICmpInst::ICMP_SLT: 
2230       // True if LHS s< RHS and RHS == 0
2231       return RHS->isNullValue();
2232     case ICmpInst::ICMP_SLE: 
2233       // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2234       return RHS->isAllOnesValue();
2235     case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2236       // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2237       return RHS->getValue() == 
2238              APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2239     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2240       // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2241       return RHS->getValue() ==
2242              APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2243     default:
2244       return false;
2245   }
2246 }
2247
2248 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2249   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2250   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2251
2252   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2253     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2254
2255   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2256   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2257     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2258
2259       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2260       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2261         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2262           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2263             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2264                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2265
2266       if (CI->isNullValue())
2267         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2268       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2269         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2270       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2271         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2272
2273       APInt Val(cast<ConstantInt>(CI)->getValue());
2274       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2275         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2276                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2277       }
2278     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2279       if (Op1F->isNullValue())
2280         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2281
2282       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2283       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2284       if (Op1F->getValue() == 1.0)
2285         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2286     }
2287     
2288     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2289       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2290           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2291         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2292         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2293                                                      Op1, "tmp");
2294         InsertNewInstBefore(Add, I);
2295         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2296                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2297         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2298         
2299       }
2300
2301     // Try to fold constant mul into select arguments.
2302     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2303       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2304         return R;
2305
2306     if (isa<PHINode>(Op0))
2307       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2308         return NV;
2309   }
2310
2311   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2312     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2313       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2314
2315   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2316   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2317   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2318   // formed.
2319   CastInst *BoolCast = 0;
2320   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2321     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2322       BoolCast = CI;
2323   if (!BoolCast)
2324     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2325       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2326         BoolCast = CI;
2327   if (BoolCast) {
2328     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2329       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2330       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2331
2332       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2333       // multiply into a shift/and combination.
2334       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2335           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
2336         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2337         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2338                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2339         Value *V =
2340           InsertNewInstBefore(
2341             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2342                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2343                                             ".mask"), I);
2344
2345         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2346         // or truncate to the multiply type.
2347         if (I.getType() != V->getType()) {
2348           unsigned SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2349           unsigned DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2350           Instruction::CastOps opcode = 
2351             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2352              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2353           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2354         }
2355
2356         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2357         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2358       }
2359     }
2360   }
2361
2362   return Changed ? &I : 0;
2363 }
2364
2365 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2366 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2367 /// used by the visitors to those instructions.
2368 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2369 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2370   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2371
2372   // undef / X -> 0
2373   if (isa<UndefValue>(Op0))
2374     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2375
2376   // X / undef -> undef
2377   if (isa<UndefValue>(Op1))
2378     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2379
2380   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
2381   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2382     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
2383     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
2384     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
2385     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
2386     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2387     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2388       if (ST->isNullValue()) {
2389         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2390         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2391           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2392         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2393           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2394         else
2395           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2396         return &I;
2397       }
2398
2399     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2400     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2401       if (ST->isNullValue()) {
2402         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2403         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2404           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2405         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2406           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2407         else
2408           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2409         return &I;
2410       }
2411   }
2412
2413   return 0;
2414 }
2415
2416 /// This function implements the transforms common to both integer division
2417 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2418 /// division instructions.
2419 /// @brief Common integer divide transforms
2420 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2421   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2422
2423   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2424     return Common;
2425
2426   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2427     // div X, 1 == X
2428     if (RHS->equalsInt(1))
2429       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2430
2431     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2432     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2433       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2434         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2435           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2436                                         Multiply(RHS, LHSRHS));
2437         }
2438
2439     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2440       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2441         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2442           return R;
2443       if (isa<PHINode>(Op0))
2444         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2445           return NV;
2446     }
2447   }
2448
2449   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2450   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2451     if (LHS->equalsInt(0))
2452       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2453
2454   return 0;
2455 }
2456
2457 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2458   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2459
2460   // Handle the integer div common cases
2461   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2462     return Common;
2463
2464   // X udiv C^2 -> X >> C
2465   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2466   // if so, convert to a right shift.
2467   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2468     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2469       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2470                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2471   }
2472
2473   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2474   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2475     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2476         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2477       APInt C1(cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue());
2478       if (C1.isPowerOf2()) {
2479         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2480         const Type *NTy = N->getType();
2481         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2482           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2483           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2484         }
2485         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2486       }
2487     }
2488   }
2489   
2490   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2491   // where C1&C2 are powers of two.
2492   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2493     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2494       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2495         APInt TVA(STO->getValue()), FVA(SFO->getValue());
2496         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2497           // Compute the shift amounts
2498           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2499           // Construct the "on true" case of the select
2500           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2501           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2502                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2503           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2504   
2505           // Construct the "on false" case of the select
2506           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2507           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2508                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2509           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2510
2511           // construct the select instruction and return it.
2512           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2513         }
2514       }
2515   return 0;
2516 }
2517
2518 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2519   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2520
2521   // Handle the integer div common cases
2522   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2523     return Common;
2524
2525   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2526     // sdiv X, -1 == -X
2527     if (RHS->isAllOnesValue())
2528       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2529
2530     // -X/C -> X/-C
2531     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2532       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2533   }
2534
2535   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2536   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2537   if (I.getType()->isInteger()) {
2538     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2539     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2540       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2541     }
2542   }      
2543   
2544   return 0;
2545 }
2546
2547 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2548   return commonDivTransforms(I);
2549 }
2550
2551 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
2552 /// of some factor, return that factor.
2553 static Constant *GetFactor(Value *V) {
2554   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
2555     return CI;
2556   
2557   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
2558   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
2559   
2560   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2561   if (!I) return Result;
2562   
2563   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
2564     // Handle multiplies by a constant, etc.
2565     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
2566                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
2567   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
2568     // (X<<C) -> X * (1 << C)
2569     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
2570       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
2571       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
2572     }
2573   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
2574     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2575       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
2576       uint32_t Zeros = RHS->getValue().countTrailingZeros();
2577       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
2578         return ConstantExpr::getShl(Result, 
2579                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
2580     }
2581   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
2582     // Only handle int->int casts.
2583     if (!CI->isIntegerCast())
2584       return Result;
2585     Value *Op = CI->getOperand(0);
2586     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
2587   }    
2588   return Result;
2589 }
2590
2591 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2592 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2593 /// is used by the visitors to those instructions.
2594 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2595 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2596   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2597
2598   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
2599   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2600     if (LHS->isNullValue())
2601       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2602
2603   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
2604     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2605   if (isa<UndefValue>(Op1))
2606     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2607
2608   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2609   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2610     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2611     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2612     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2613     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2614     // simplified also.
2615     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2616       if (ST->isNullValue()) {
2617         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2618         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2619           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2620         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2621           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2622         else
2623           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2624         return &I;
2625       }
2626     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2627     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2628       if (ST->isNullValue()) {
2629         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2630         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2631           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2632         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2633           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2634         else
2635           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2636         return &I;
2637       }
2638   }
2639
2640   return 0;
2641 }
2642
2643 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2644 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2645 /// remainder instructions.
2646 /// @brief Common integer remainder transforms
2647 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2648   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2649
2650   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2651     return common;
2652
2653   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2654     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2655     if (RHS->equalsInt(0))
2656       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2657     
2658     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2659       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2660
2661     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2662       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2663         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2664           return R;
2665       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2666         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2667           return NV;
2668       }
2669       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
2670       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
2671         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2672     }
2673   }
2674
2675   return 0;
2676 }
2677
2678 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2679   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2680
2681   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2682     return common;
2683   
2684   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2685     // X urem C^2 -> X and C
2686     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2687     // if so, convert to a bitwise and.
2688     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2689       if (C->getValue().isPowerOf2())
2690         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2691   }
2692
2693   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2694     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2695     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2696         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2697       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2698         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2699         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2700                                                                    "tmp"), I);
2701         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2702       }
2703     }
2704   }
2705
2706   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2707   // where C1&C2 are powers of two.
2708   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2709     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2710       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2711         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2712         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
2713             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
2714           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
2715             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
2716           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
2717             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
2718           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
2719         }
2720       }
2721   }
2722   
2723   return 0;
2724 }
2725
2726 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
2727   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2728
2729   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2730     return common;
2731   
2732   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
2733     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
2734         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
2735       // X % -Y -> X % Y
2736       AddUsesToWorkList(I);
2737       I.setOperand(1, RHSNeg);
2738       return &I;
2739     }
2740  
2741   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2742   // unsigned inputs), turn this into a urem.
2743   APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2744   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2745     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
2746     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
2747   }
2748
2749   return 0;
2750 }
2751
2752 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
2753   return commonRemTransforms(I);
2754 }
2755
2756 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
2757 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2758   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2759   if (isSigned) {
2760     // Calculate 0111111111..11111
2761     APInt Val(APInt::getSignedMaxValue(TypeBits));
2762     return C->getValue() == Val-1;
2763   }
2764   return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
2765 }
2766
2767 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
2768 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
2769   if (isSigned) {
2770     // Calculate 1111111111000000000000
2771     uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2772     APInt Val(APInt::getSignedMinValue(TypeBits));
2773     return C->getValue() == Val+1;
2774   }
2775   return C->getValue() == 1; // unsigned
2776 }
2777
2778 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
2779 // constant.
2780 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
2781   return CI->getValue().isPowerOf2();
2782 }
2783
2784 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
2785 // This is the same as lowones(~X).
2786 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
2787   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
2788 }
2789
2790 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
2791 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
2792 ///
2793 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
2794 ///
2795 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
2796 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
2797 ///
2798 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
2799 ///   0  A > B
2800 ///   1  A == B
2801 ///   2  A < B
2802 ///
2803 /// <=>  Value  Definition
2804 /// 000     0   Always false
2805 /// 001     1   A >  B
2806 /// 010     2   A == B
2807 /// 011     3   A >= B
2808 /// 100     4   A <  B
2809 /// 101     5   A != B
2810 /// 110     6   A <= B
2811 /// 111     7   Always true
2812 ///  
2813 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
2814   switch (ICI->getPredicate()) {
2815     // False -> 0
2816   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
2817   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
2818   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
2819   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
2820   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
2821   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
2822   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
2823   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
2824   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
2825   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
2826     // True -> 7
2827   default:
2828     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
2829     return 0;
2830   }
2831 }
2832
2833 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
2834 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
2835 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
2836 /// of predicate to use in new icmp instructions.
2837 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
2838   switch (code) {
2839   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
2840   case  0: return ConstantInt::getFalse();
2841   case  1: 
2842     if (sign)
2843       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
2844     else
2845       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
2846   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
2847   case  3: 
2848     if (sign)
2849       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
2850     else
2851       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
2852   case  4: 
2853     if (sign)
2854       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
2855     else
2856       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
2857   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
2858   case  6: 
2859     if (sign)
2860       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
2861     else
2862       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
2863   case  7: return ConstantInt::getTrue();
2864   }
2865 }
2866
2867 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
2868   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
2869     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
2870      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
2871     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
2872      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
2873 }
2874
2875 namespace { 
2876 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
2877 struct FoldICmpLogical {
2878   InstCombiner &IC;
2879   Value *LHS, *RHS;
2880   ICmpInst::Predicate pred;
2881   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
2882     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
2883       pred(ICI->getPredicate()) {}
2884   bool shouldApply(Value *V) const {
2885     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
2886       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
2887         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
2888                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
2889     return false;
2890   }
2891   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
2892     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
2893     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
2894       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
2895       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
2896     }
2897
2898     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
2899     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
2900     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
2901     unsigned Code;
2902     switch (Log.getOpcode()) {
2903     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
2904     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
2905     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
2906     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
2907     }
2908
2909     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
2910                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
2911       
2912     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
2913     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
2914       return I;
2915     // Otherwise, it's a constant boolean value...
2916     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
2917   }
2918 };
2919 } // end anonymous namespace
2920
2921 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
2922 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
2923 // guaranteed to be a binary operator.
2924 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
2925                                     ConstantInt *OpRHS,
2926                                     ConstantInt *AndRHS,
2927                                     BinaryOperator &TheAnd) {
2928   Value *X = Op->getOperand(0);
2929   Constant *Together = 0;
2930   if (!Op->isShift())
2931     Together = And(AndRHS, OpRHS);
2932
2933   switch (Op->getOpcode()) {
2934   case Instruction::Xor:
2935     if (Op->hasOneUse()) {
2936       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
2937       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
2938       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
2939       And->takeName(Op);
2940       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
2941     }
2942     break;
2943   case Instruction::Or:
2944     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
2945       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
2946
2947     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
2948       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
2949       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
2950       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
2951       Or->takeName(Op);
2952       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
2953     }
2954     break;
2955   case Instruction::Add:
2956     if (Op->hasOneUse()) {
2957       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
2958       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
2959       // single bit constant.
2960       APInt AndRHSV(cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue());
2961
2962       // If there is only one bit set...
2963       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
2964         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
2965         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
2966         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
2967         APInt AddRHS(cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue());
2968
2969         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
2970         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
2971           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
2972           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
2973           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
2974           // no effect.
2975           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
2976             TheAnd.setOperand(0, X);
2977             return &TheAnd;
2978           } else {
2979             // Pull the XOR out of the AND.
2980             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
2981             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
2982             NewAnd->takeName(Op);
2983             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
2984           }
2985         }
2986       }
2987     }
2988     break;
2989
2990   case Instruction::Shl: {
2991     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
2992     // the anded constant includes them, clear them now!
2993     //
2994     Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
2995     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
2996     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
2997
2998     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
2999       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3000     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3001       TheAnd.setOperand(1, CI);
3002       return &TheAnd;
3003     }
3004     break;
3005   }
3006   case Instruction::LShr:
3007   {
3008     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3009     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3010     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3011     //
3012     Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
3013     Constant *ShrMask = ConstantExpr::getLShr(AllOne, OpRHS);
3014     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
3015
3016     if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
3017       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3018     } else if (CI != AndRHS) {
3019       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3020       return &TheAnd;
3021     }
3022     break;
3023   }
3024   case Instruction::AShr:
3025     // Signed shr.
3026     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3027     // with an and.
3028     if (Op->hasOneUse()) {
3029       Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
3030       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getLShr(AllOne, OpRHS);
3031       Constant *C = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
3032       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3033         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3034         // Make the argument unsigned.
3035         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3036         ShVal = InsertNewInstBefore(
3037             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3038                                    Op->getName()), TheAnd);
3039         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3040       }
3041     }
3042     break;
3043   }
3044   return 0;
3045 }
3046
3047
3048 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3049 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3050 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3051 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3052 /// insert new instructions.
3053 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3054                                            bool isSigned, bool Inside, 
3055                                            Instruction &IB) {
3056   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3057             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3058          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3059     
3060   if (Inside) {
3061     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3062       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3063
3064     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3065     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3066       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3067         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3068       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3069     }
3070
3071     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3072     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3073     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3074     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3075     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3076     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3077   }
3078
3079   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3080     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3081
3082   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3083   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3084   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3085     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3086         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3087     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3088   }
3089
3090   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3091   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3092   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3093   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3094   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3095   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3096   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3097 }
3098
3099 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3100 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3101 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3102 // not, since all 1s are not contiguous.
3103 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, unsigned &MB, unsigned &ME) {
3104   APInt V = Val->getValue();
3105   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3106   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3107
3108   // look for the first zero bit after the run of ones
3109   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3110   // look for the first non-zero bit
3111   ME = V.getActiveBits(); 
3112   return true;
3113 }
3114
3115 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3116 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3117 /// the following xforms:
3118 /// 
3119 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3120 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3121 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3122 ///
3123 /// return (A +/- B).
3124 ///
3125 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3126                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3127                                         Instruction &I) {
3128   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3129   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3130       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3131
3132   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3133
3134   switch (LHSI->getOpcode()) {
3135   default: return 0;
3136   case Instruction::And:
3137     if (And(N, Mask) == Mask) {
3138       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3139       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3140            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3141           Mask->getValue().getBitWidth())
3142         break;
3143
3144       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3145       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3146       // is all N is, ignore it.
3147       unsigned MB = 0, ME = 0;
3148       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3149         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3150         APInt Mask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
3151         Mask = Mask.lshr(BitWidth-MB+1);
3152         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3153           break;
3154       }
3155     }
3156     return 0;
3157   case Instruction::Or:
3158   case Instruction::Xor:
3159     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3160     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3161          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3162         && And(N, Mask)->isZero())
3163       break;
3164     return 0;
3165   }
3166   
3167   Instruction *New;
3168   if (isSub)
3169     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3170   else
3171     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3172   return InsertNewInstBefore(New, I);
3173 }
3174
3175 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3176   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3177   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3178
3179   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3180     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3181
3182   // and X, X = X
3183   if (Op0 == Op1)
3184     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3185
3186   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3187   // purpose is to compute bits we don't care about.
3188   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3189     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3190     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3191     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3192                              KnownZero, KnownOne))
3193       return &I;
3194   } else {
3195     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3196       if (CP->isAllOnesValue())
3197         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3198     }
3199   }
3200   
3201   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3202     APInt AndRHSMask(AndRHS->getValue());
3203     APInt TypeMask(cast<IntegerType>(Op0->getType())->getMask());
3204     APInt NotAndRHS = AndRHSMask^TypeMask;
3205
3206     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3207     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3208       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3209       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3210       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3211       switch (Op0I->getOpcode()) {
3212       case Instruction::Xor:
3213       case Instruction::Or:
3214         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3215         if (Op0I->hasOneUse()) {
3216           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3217             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3218             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3219                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3220             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3221             return BinaryOperator::create(
3222                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3223           }
3224           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3225               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3226             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3227             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3228                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3229             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3230             return BinaryOperator::create(
3231                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3232           }
3233         }
3234
3235         break;
3236       case Instruction::Add:
3237         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3238         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3239         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3240         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3241           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3242         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3243           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3244         break;
3245
3246       case Instruction::Sub:
3247         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3248         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3249         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3250         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3251           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3252         break;
3253       }
3254
3255       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3256         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3257           return Res;
3258     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3259       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3260       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3261       // frequently occurs for bitfield accesses.
3262       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3263         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3264             CastOp->getNumOperands() == 2)
3265           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3266             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3267               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3268               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3269               // This will fold the two constants together, which may allow 
3270               // other simplifications.
3271               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3272                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3273                 CastOp->getName()+".shrunk");
3274               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3275               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3276               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3277               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3278               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3279             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3280               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3281               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3282               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3283               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3284                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3285             }
3286       }
3287     }
3288
3289     // Try to fold constant and into select arguments.
3290     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3291       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3292         return R;
3293     if (isa<PHINode>(Op0))
3294       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3295         return NV;
3296   }
3297
3298   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3299   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3300
3301   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3302     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3303
3304   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3305   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3306     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3307                                                I.getName()+".demorgan");
3308     InsertNewInstBefore(Or, I);
3309     return BinaryOperator::createNot(Or);
3310   }
3311   
3312   {
3313     Value *A = 0, *B = 0;
3314     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
3315       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3316         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3317     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
3318       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3319         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3320     
3321     if (Op0->hasOneUse() &&
3322         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3323       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3324         I.swapOperands();     // Simplify below
3325         std::swap(Op0, Op1);
3326       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3327         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3328         I.swapOperands();     // Simplify below
3329         std::swap(Op0, Op1);
3330       }
3331     }
3332     if (Op1->hasOneUse() &&
3333         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3334       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3335         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3336         std::swap(A, B);
3337       }
3338       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3339         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3340         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3341         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3342       }
3343     }
3344   }
3345   
3346   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3347     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3348     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3349       return R;
3350
3351     Value *LHSVal, *RHSVal;
3352     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3353     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3354     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3355       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3356         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3357             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3358             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3359             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3360             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3361             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3362           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3363           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3364             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3365           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3366           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3367           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3368             std::swap(LHS, RHS);
3369             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3370             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3371           }
3372
3373           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3374           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3375           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3376           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3377           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3378           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3379           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3380
3381           switch (LHSCC) {
3382           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3383           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3384             switch (RHSCC) {
3385             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3386             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3387             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3388             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3389               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3390             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3391             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3392             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3393               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3394             }
3395           case ICmpInst::ICMP_NE:
3396             switch (RHSCC) {
3397             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3398             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3399               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3400                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3401               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3402             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3403               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3404                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3405               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3406             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3407             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3408             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3409               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3410             case ICmpInst::ICMP_NE:
3411               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3412                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3413                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3414                                                       LHSVal->getName()+".off");
3415                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3416                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3417                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3418               }
3419               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3420             }
3421             break;
3422           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3423             switch (RHSCC) {
3424             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3425             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3426             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3427               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3428             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3429               break;
3430             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3431             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3432               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3433             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3434               break;
3435             }
3436             break;
3437           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3438             switch (RHSCC) {
3439             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3440             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3441             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3442               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3443             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3444               break;
3445             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3446             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3447               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3448             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3449               break;
3450             }
3451             break;
3452           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3453             switch (RHSCC) {
3454             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3455             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3456               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3457             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3458               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3459             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3460               break;
3461             case ICmpInst::ICMP_NE:
3462               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3463                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3464               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3465             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3466               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3467                                      true, I);
3468             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3469               break;
3470             }
3471             break;
3472           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3473             switch (RHSCC) {
3474             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3475             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
3476               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3477             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3478               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3479             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3480               break;
3481             case ICmpInst::ICMP_NE:
3482               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3483                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3484               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3485             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3486               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3487                                      true, I);
3488             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3489               break;
3490             }
3491             break;
3492           }
3493         }
3494   }
3495
3496   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3497   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3498     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3499       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3500         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3501         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3502             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3503             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3504                               I.getType(), TD) &&
3505             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3506                               I.getType(), TD)) {
3507           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3508                                                          Op1C->getOperand(0),
3509                                                          I.getName());
3510           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3511           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3512         }
3513       }
3514     
3515   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3516   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3517     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3518       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3519           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3520           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3521         Instruction *NewOp =
3522           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3523                                                         SI1->getOperand(0),
3524                                                         SI0->getName()), I);
3525         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3526                                       SI1->getOperand(1));
3527       }
3528   }
3529
3530   return Changed ? &I : 0;
3531 }
3532
3533 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3534 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3535 /// yet, fill it in and return false.
3536 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3537   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3538   if (I == 0) return true;
3539
3540   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3541   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3542     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3543            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3544   
3545   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3546   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3547   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3548     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3549     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getZExtValue() !=
3550         8*(ByteValues.size()-1))
3551       return true;
3552     
3553     unsigned DestNo;
3554     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3555       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3556       DestNo = ByteValues.size()-1;
3557     } else {
3558       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3559       DestNo = 0;
3560     }
3561     
3562     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3563     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3564     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3565       return true;
3566     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3567     return false;
3568   }
3569   
3570   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3571   // don't have this.
3572   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3573   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3574   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3575       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3576     return true;
3577   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3578
3579   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3580   if (ShiftAmt->getZExtValue() & 7 ||
3581       ShiftAmt->getZExtValue() > 8*ByteValues.size())
3582     return true;
3583   
3584   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3585   unsigned DestByte;
3586   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3587     if (AndAmt->getZExtValue() == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3588       break;
3589   // Unknown mask for bswap.
3590   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3591   
3592   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3593   unsigned SrcByte;
3594   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3595     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3596   else
3597     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3598   
3599   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3600   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3601     return true;
3602   
3603   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3604   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3605   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3606     return true;
3607   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3608   return false;
3609 }
3610
3611 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3612 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3613 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3614   // We cannot bswap one byte.
3615   if (I.getType() == Type::Int8Ty)
3616     return 0;
3617   
3618   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3619   /// defines each byte.
3620   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3621   ByteValues.resize(TD->getTypeSize(I.getType()));
3622     
3623   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3624   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3625       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3626     return 0;
3627   
3628   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3629   Value *V = ByteValues[0];
3630   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3631   
3632   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3633   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3634     if (ByteValues[i] != V)
3635       return 0;
3636     
3637   // If they do then *success* we can turn this into a bswap.  Figure out what
3638   // bswap to make it into.
3639   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3640   const char *FnName = 0;
3641   if (I.getType() == Type::Int16Ty)
3642     FnName = "llvm.bswap.i16";
3643   else if (I.getType() == Type::Int32Ty)
3644     FnName = "llvm.bswap.i32";
3645   else if (I.getType() == Type::Int64Ty)
3646     FnName = "llvm.bswap.i64";
3647   else
3648     assert(0 && "Unknown integer type!");
3649   Constant *F = M->getOrInsertFunction(FnName, I.getType(), I.getType(), NULL);
3650   return new CallInst(F, V);
3651 }
3652
3653
3654 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3655   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3656   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3657
3658   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3659     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3660
3661   // or X, X = X
3662   if (Op0 == Op1)
3663     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3664
3665   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3666   // purpose is to compute bits we don't care about.
3667   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3668     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3669     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3670     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3671                              KnownZero, KnownOne))
3672       return &I;
3673   }
3674   
3675   // or X, -1 == -1
3676   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3677     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
3678     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
3679     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3680       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3681       InsertNewInstBefore(Or, I);
3682       Or->takeName(Op0);
3683       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
3684     }
3685
3686     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
3687     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
3688       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
3689       InsertNewInstBefore(Or, I);
3690       Or->takeName(Op0);
3691       return BinaryOperator::createXor(Or,
3692                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
3693     }
3694
3695     // Try to fold constant and into select arguments.
3696     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3697       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3698         return R;
3699     if (isa<PHINode>(Op0))
3700       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3701         return NV;
3702   }
3703
3704   Value *A = 0, *B = 0;
3705   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
3706
3707   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3708     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
3709       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3710   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
3711     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
3712       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3713
3714   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
3715   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
3716   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3717       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
3718       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
3719        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
3720     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
3721       return BSwap;
3722   }
3723   
3724   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3725   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3726       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
3727     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
3728     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3729     NOr->takeName(Op0);
3730     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3731   }
3732
3733   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
3734   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3735       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
3736     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
3737     InsertNewInstBefore(NOr, I);
3738     NOr->takeName(Op0);
3739     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
3740   }
3741
3742   // (A & C1)|(B & C2)
3743   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
3744       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
3745
3746     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
3747       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
3748
3749
3750     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
3751     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
3752     // replace with V+N.
3753     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
3754       Value *V1 = 0, *V2 = 0;
3755       if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
3756           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3757         // Add commutes, try both ways.
3758         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
3759           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3760         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
3761           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
3762       }
3763       // Or commutes, try both ways.
3764       if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
3765           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
3766         // Add commutes, try both ways.
3767         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
3768           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3769         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
3770           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
3771       }
3772     }
3773   }
3774   
3775   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
3776   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3777     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3778       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3779           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3780           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3781         Instruction *NewOp =
3782         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
3783                                                      SI1->getOperand(0),
3784                                                      SI0->getName()), I);
3785         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3786                                       SI1->getOperand(1));
3787       }
3788   }
3789
3790   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
3791     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
3792       return ReplaceInstUsesWith(I,
3793                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3794   } else {
3795     A = 0;
3796   }
3797   // Note, A is still live here!
3798   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
3799     if (Op0 == B)
3800       return ReplaceInstUsesWith(I,
3801                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
3802
3803     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
3804     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3805       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
3806                                               I.getName()+".demorgan"), I);
3807       return BinaryOperator::createNot(And);
3808     }
3809   }
3810
3811   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3812   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
3813     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3814       return R;
3815
3816     Value *LHSVal, *RHSVal;
3817     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3818     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3819     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3820       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3821         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
3822             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
3823             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3824             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3825             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3826             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
3827           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3828           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
3829             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
3830           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3831           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3832           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3833             std::swap(LHS, RHS);
3834             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3835             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3836           }
3837
3838           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3839           // comparing a value against two constants and or'ing the result
3840           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3841           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
3842           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
3843           // equal.
3844           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3845
3846           switch (LHSCC) {
3847           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3848           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3849             switch (RHSCC) {
3850             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3851             case ICmpInst::ICMP_EQ:
3852               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
3853                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3854                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3855                                                       LHSVal->getName()+".off");
3856                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3857                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
3858                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
3859               }
3860               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
3861             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
3862             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
3863               break;
3864             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
3865             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
3866             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
3867               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3868             }
3869             break;
3870           case ICmpInst::ICMP_NE:
3871             switch (RHSCC) {
3872             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3873             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
3874             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
3875             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
3876               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3877             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
3878             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
3879             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
3880               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3881             }
3882             break;
3883           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3884             switch (RHSCC) {
3885             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3886             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
3887               break;
3888             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
3889               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
3890                                      false, I);
3891             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
3892               break;
3893             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
3894             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
3895               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3896             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
3897               break;
3898             }
3899             break;
3900           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3901             switch (RHSCC) {
3902             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3903             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
3904               break;
3905             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
3906               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
3907                                      false, I);
3908             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
3909               break;
3910             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
3911             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
3912               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3913             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
3914               break;
3915             }
3916             break;
3917           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3918             switch (RHSCC) {
3919             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3920             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
3921             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
3922               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3923             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
3924               break;
3925             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
3926             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
3927               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3928             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
3929               break;
3930             }
3931             break;
3932           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3933             switch (RHSCC) {
3934             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3935             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
3936             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
3937               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3938             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
3939               break;
3940             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
3941             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
3942               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
3943             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
3944               break;
3945             }
3946             break;
3947           }
3948         }
3949   }
3950     
3951   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
3952   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3953     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3954       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
3955         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3956         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3957             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3958             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3959                               I.getType(), TD) &&
3960             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3961                               I.getType(), TD)) {
3962           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
3963                                                         Op1C->getOperand(0),
3964                                                         I.getName());
3965           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3966           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3967         }
3968       }
3969       
3970
3971   return Changed ? &I : 0;
3972 }
3973
3974 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
3975 struct XorSelf {
3976   Value *RHS;
3977   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
3978   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
3979   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
3980     return &Xor;
3981   }
3982 };
3983
3984
3985 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
3986   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3987   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3988
3989   if (isa<UndefValue>(Op1))
3990     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
3991
3992   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
3993   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
3994     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
3995     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3996   }
3997   
3998   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3999   // purpose is to compute bits we don't care about.
4000   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4001     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4002     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4003     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4004                              KnownZero, KnownOne))
4005       return &I;
4006   }
4007
4008   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4009     // xor (icmp A, B), true = not (icmp A, B) = !icmp A, B
4010     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4011       if (RHS == ConstantInt::getTrue() && ICI->hasOneUse())
4012         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4013                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4014
4015     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4016       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4017       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4018         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4019           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4020           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4021                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4022           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4023         }
4024
4025       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
4026       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
4027         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4028         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4029           Instruction *NotY =
4030             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4031                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4032           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4033           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4034         }
4035       }
4036
4037       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4038         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4039           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4040           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4041             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4042             return BinaryOperator::createSub(
4043                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4044                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4045                                           Op0I->getOperand(0));
4046           }
4047         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4048           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4049           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4050             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4051             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4052             // NewRHS.
4053             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
4054             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4055                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4056             AddToWorkList(Op0I);
4057             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4058             I.setOperand(1, NewRHS);
4059             return &I;
4060           }
4061         }
4062     }
4063
4064     // Try to fold constant and into select arguments.
4065     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4066       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4067         return R;
4068     if (isa<PHINode>(Op0))
4069       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4070         return NV;
4071   }
4072
4073   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4074     if (X == Op1)
4075       return ReplaceInstUsesWith(I,
4076                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4077
4078   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4079     if (X == Op0)
4080       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4081
4082   
4083   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4084   if (Op1I) {
4085     Value *A, *B;
4086     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4087       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4088         Op1I->swapOperands();
4089         I.swapOperands();
4090         std::swap(Op0, Op1);
4091       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4092         I.swapOperands();     // Simplified below.
4093         std::swap(Op0, Op1);
4094       }
4095     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4096       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4097         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4098       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4099         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4100     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4101       if (A == Op0)                                        // A^(A&B) -> A^(B&A)
4102         Op1I->swapOperands();
4103       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4104         I.swapOperands();     // Simplified below.
4105         std::swap(Op0, Op1);
4106       }
4107     }
4108   }
4109   
4110   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4111   if (Op0I) {
4112     Value *A, *B;
4113     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4114       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4115         std::swap(A, B);
4116       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4117         Instruction *NotB =
4118           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4119         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4120       }
4121     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4122       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4123         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4124       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4125         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4126     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4127       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4128         std::swap(A, B);
4129       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4130           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4131         Instruction *N =
4132           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4133         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4134       }
4135     }
4136   }
4137   
4138   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4139   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4140       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4141       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4142       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4143     Instruction *NewOp =
4144       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4145                                                     Op1I->getOperand(0),
4146                                                     Op0I->getName()), I);
4147     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4148                                   Op1I->getOperand(1));
4149   }
4150     
4151   if (Op0I && Op1I) {
4152     Value *A, *B, *C, *D;
4153     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4154     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4155         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4156       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4157         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4158     }
4159     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4160     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4161         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4162       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4163         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4164     }
4165     
4166     // (A & B)^(C & D)
4167     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4168         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4169         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4170       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4171       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4172       if (A == C)
4173         X = A, Y = B, Z = D;
4174       else if (A == D)
4175         X = A, Y = B, Z = C;
4176       else if (B == C)
4177         X = B, Y = A, Z = D;
4178       else if (B == D)
4179         X = B, Y = A, Z = C;
4180       
4181       if (X) {
4182         Instruction *NewOp =
4183         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4184         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4185       }
4186     }
4187   }
4188     
4189   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4190   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4191     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4192       return R;
4193
4194   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4195   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4196     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4197       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4198         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4199         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4200             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4201             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4202                               I.getType(), TD) &&
4203             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4204                               I.getType(), TD)) {
4205           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4206                                                          Op1C->getOperand(0),
4207                                                          I.getName());
4208           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4209           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4210         }
4211       }
4212
4213   return Changed ? &I : 0;
4214 }
4215
4216 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4217 /// overflowed for this type.
4218 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4219                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4220   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
4221
4222   if (IsSigned)
4223     if (In2->getValue().isNegative())
4224       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4225     else
4226       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4227   else
4228     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4229 }
4230
4231 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4232 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4233 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4234 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4235   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4236   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4237   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4238   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4239
4240   // Build a mask for high order bits.
4241   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-TD.getPointerSize()*8);
4242
4243   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4244     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4245     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4246     Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4247     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
4248       if (!OpC->isNullValue()) {
4249         OpC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4250         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4251         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4252           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4253         else {
4254           // Emit an add instruction.
4255           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4256              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4257                                        GEP->getName()+".offs"), I);
4258         }
4259       }
4260     } else {
4261       // Convert to correct type.
4262       Op = IC.InsertNewInstBefore(CastInst::createSExtOrBitCast(Op, IntPtrTy,
4263                                                Op->getName()+".c"), I);
4264       if (Size != 1)
4265         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4266         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4267                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
4268
4269       // Emit an add instruction.
4270       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4271                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
4272     }
4273   }
4274   return Result;
4275 }
4276
4277 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4278 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4279 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4280                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4281                                        Instruction &I) {
4282   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4283
4284   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4285     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4286       RHS = CI->getOperand(0);
4287
4288   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4289   if (PtrBase == RHS) {
4290     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
4291     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
4292     // each index is zero or not.
4293     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
4294       Instruction *InVal = 0;
4295       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
4296       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4297         bool EmitIt = true;
4298         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
4299           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
4300             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
4301           if (C->isNullValue())
4302             EmitIt = false;
4303           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
4304             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
4305           } else if (isa<ConstantInt>(C))
4306             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4307                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4308                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
4309         }
4310
4311         if (EmitIt) {
4312           Instruction *Comp =
4313             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
4314                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
4315           if (InVal == 0)
4316             InVal = Comp;
4317           else {
4318             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
4319             InsertNewInstBefore(Comp, I);
4320             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
4321               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
4322             else                              // True if all are equal
4323               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
4324           }
4325         }
4326       }
4327
4328       if (InVal)
4329         return InVal;
4330       else
4331         // No comparison is needed here, all indexes = 0
4332         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4333                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4334     }
4335
4336     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4337     // the result to fold to a constant!
4338     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
4339       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4340       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4341       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4342                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4343     }
4344   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4345     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4346     // compare the base pointer.
4347     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4348       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4349       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4350                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4351       if (IndicesTheSame)
4352         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4353           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4354             IndicesTheSame = false;
4355             break;
4356           }
4357
4358       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4359       if (IndicesTheSame)
4360         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4361                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4362
4363       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4364       // different, bail out.
4365       return 0;
4366     }
4367
4368     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4369     bool AllZeros = true;
4370     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4371       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4372           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4373         AllZeros = false;
4374         break;
4375       }
4376     if (AllZeros)
4377       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4378                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4379
4380     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4381     AllZeros = true;
4382     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4383       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4384           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4385         AllZeros = false;
4386         break;
4387       }
4388     if (AllZeros)
4389       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4390
4391     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4392       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4393       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4394       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4395       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4396         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4397           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4398                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4399             // Irreconcilable differences.
4400             NumDifferences = 2;
4401             break;
4402           } else {
4403             if (NumDifferences++) break;
4404             DiffOperand = i;
4405           }
4406         }
4407
4408       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4409         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4410                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4411                                                     Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
4412       else if (NumDifferences == 1) {
4413         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4414         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4415         // Make sure we do a signed comparison here.
4416         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4417       }
4418     }
4419
4420     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4421     // the result to fold to a constant!
4422     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4423         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4424       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4425       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4426       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4427       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4428     }
4429   }
4430   return 0;
4431 }
4432
4433 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4434   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4435   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4436
4437   // Fold trivial predicates.
4438   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4439     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4440   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4441     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4442   
4443   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4444   if (Op0 == Op1) {
4445     switch (I.getPredicate()) {
4446     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4447     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4448     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4449     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4450       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4451     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4452     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4453     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4454       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4455       
4456     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4457     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4458     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4459     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4460       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4461       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4462       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4463       return &I;
4464       
4465     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4466     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4467     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4468     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4469       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4470       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4471       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4472       return &I;
4473     }
4474   }
4475     
4476   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4477     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4478
4479   // Handle fcmp with constant RHS
4480   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4481     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4482       switch (LHSI->getOpcode()) {
4483       case Instruction::PHI:
4484         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4485           return NV;
4486         break;
4487       case Instruction::Select:
4488         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4489         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4490         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4491         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4492         if (LHSI->hasOneUse()) {
4493           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4494             // Fold the known value into the constant operand.
4495             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4496             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4497             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4498                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4499                                                       I.getName()), I);
4500           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4501             // Fold the known value into the constant operand.
4502             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4503             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4504             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4505                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4506                                                       I.getName()), I);
4507           }
4508         }
4509
4510         if (Op1)
4511           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4512         break;
4513       }
4514   }
4515
4516   return Changed ? &I : 0;
4517 }
4518
4519 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4520   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4521   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4522   const Type *Ty = Op0->getType();
4523
4524   // icmp X, X
4525   if (Op0 == Op1)
4526     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4527                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4528
4529   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4530     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4531
4532   // icmp of GlobalValues can never equal each other as long as they aren't
4533   // external weak linkage type.
4534   if (GlobalValue *GV0 = dyn_cast<GlobalValue>(Op0))
4535     if (GlobalValue *GV1 = dyn_cast<GlobalValue>(Op1))
4536       if (!GV0->hasExternalWeakLinkage() || !GV1->hasExternalWeakLinkage())
4537         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4538                                                        !isTrueWhenEqual(I)));
4539
4540   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4541   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4542   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4543        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4544       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4545        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4546     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4547                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4548
4549   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4550   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4551     switch (I.getPredicate()) {
4552     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4553     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4554       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4555       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4556       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4557     }
4558     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4559       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4560
4561     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4562     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4563       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4564       // FALL THROUGH
4565     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4566     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4567       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4568       InsertNewInstBefore(Not, I);
4569       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4570     }
4571     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4572     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4573       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4574       // FALL THROUGH
4575     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4576     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4577       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4578       InsertNewInstBefore(Not, I);
4579       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4580     }
4581     }
4582   }
4583
4584   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4585   // can be folded into the comparison.
4586   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4587     switch (I.getPredicate()) {
4588     default: break;
4589     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4590       if (CI->isMinValue(false))
4591         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4592       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4593         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4594       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4595         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4596       break;
4597
4598     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4599       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4600         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4601       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
4602         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4603       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
4604         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4605       break;
4606
4607     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4608       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
4609         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4610       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
4611         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4612       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
4613         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4614       break;
4615
4616     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4617       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
4618         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4619       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
4620         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
4621       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
4622         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
4623       break;
4624
4625     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4626       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
4627         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4628       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
4629         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4630       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
4631         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4632       break;
4633
4634     case ICmpInst::ICMP_SLE:
4635       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
4636         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4637       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
4638         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4639       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
4640         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
4641       break;
4642
4643     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4644       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
4645         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4646       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
4647         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4648       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
4649         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4650       break;
4651
4652     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4653       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
4654         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4655       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
4656         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
4657       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
4658         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
4659       break;
4660     }
4661
4662     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
4663     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
4664     // already been handled above, this requires little checking.
4665     //
4666     switch (I.getPredicate()) {
4667       default: break;
4668       case ICmpInst::ICMP_ULE: 
4669         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
4670       case ICmpInst::ICMP_SLE:
4671         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
4672       case ICmpInst::ICMP_UGE:
4673         return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
4674       case ICmpInst::ICMP_SGE:
4675         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
4676     }
4677     
4678     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
4679     // in the input.
4680     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
4681     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4682     if (SimplifyDemandedBits(Op0, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4683                              KnownZero, KnownOne, 0))
4684       return &I;
4685         
4686     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
4687     // in.
4688     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
4689       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
4690       // EQ and NE we use unsigned values.
4691       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0), RHSVal(CI->getValue());
4692       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
4693         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4694                                                Max);
4695       } else {
4696         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
4697                                                  Max);
4698       }
4699       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
4700       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
4701       case ICmpInst::ICMP_EQ:
4702         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4703           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4704         break;
4705       case ICmpInst::ICMP_NE:
4706         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
4707           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4708         break;
4709       case ICmpInst::ICMP_ULT:
4710         if (Max.ult(RHSVal))
4711           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4712         if (Min.ugt(RHSVal))
4713           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4714         break;
4715       case ICmpInst::ICMP_UGT:
4716         if (Min.ugt(RHSVal))
4717           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4718         if (Max.ult(RHSVal))
4719           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4720         break;
4721       case ICmpInst::ICMP_SLT:
4722         if (Max.slt(RHSVal))
4723           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4724         if (Min.sgt(RHSVal))
4725           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4726         break;
4727       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
4728         if (Min.sgt(RHSVal))
4729           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4730         if (Max.slt(RHSVal))
4731           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4732         break;
4733       }
4734     }
4735           
4736     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
4737     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
4738     // instruction can be folded into the icmp 
4739     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4740       switch (LHSI->getOpcode()) {
4741       case Instruction::And:
4742         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
4743             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
4744           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
4745
4746           // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
4747           // and/compare to be the input width without changing the value
4748           // produced, eliminating a cast.
4749           if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI->getOperand(0))) {
4750             // We can do this transformation if either the AND constant does not
4751             // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
4752             // Extending a relational comparison when we're checking the sign
4753             // bit would not work.
4754             if (Cast->hasOneUse() && isa<TruncInst>(Cast) &&
4755                 (I.isEquality() || AndCST->getValue().isPositive() && 
4756                  CI->getValue().isPositive())) {
4757               ConstantInt *NewCST;
4758               ConstantInt *NewCI;
4759               APInt NewCSTVal(AndCST->getValue()), NewCIVal(CI->getValue());
4760               uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(
4761                 Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
4762               NewCST = ConstantInt::get(NewCSTVal.zext(BitWidth));
4763               NewCI = ConstantInt::get(NewCIVal.zext(BitWidth));
4764               Instruction *NewAnd = 
4765                 BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0), NewCST, 
4766                                           LHSI->getName());
4767               InsertNewInstBefore(NewAnd, I);
4768               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NewAnd, NewCI);
4769             }
4770           }
4771           
4772           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
4773           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
4774           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
4775           // access.
4776           BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
4777           if (Shift && !Shift->isShift())
4778             Shift = 0;
4779
4780           ConstantInt *ShAmt;
4781           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
4782           const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
4783           const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
4784
4785           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
4786           // into the mask.  This can only happen with signed shift
4787           // rights, as they sign-extend.
4788           if (ShAmt) {
4789             bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
4790             if (!CanFold) {
4791               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
4792               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
4793               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getZExtValue();
4794               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
4795
4796               Constant *OShAmt = ConstantInt::get(AndTy, ShAmtVal);
4797               Constant *ShVal =
4798                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(AndTy), 
4799                                      OShAmt);
4800               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
4801                 CanFold = true;
4802             }
4803
4804             if (CanFold) {
4805               Constant *NewCst;
4806               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
4807                 NewCst = ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt);
4808               else
4809                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
4810
4811               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
4812               // compared.
4813               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
4814                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
4815                 // As a special case, check to see if this means that the
4816                 // result is always true or false now.
4817                 if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
4818                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4819                 if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
4820                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4821               } else {
4822                 I.setOperand(1, NewCst);
4823                 Constant *NewAndCST;
4824                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
4825                   NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
4826                 else
4827                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
4828                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
4829                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
4830                 AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
4831                 AddUsesToWorkList(I);
4832                 return &I;
4833               }
4834             }
4835           }
4836           
4837           // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
4838           // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
4839           // of a loop if Y is invariant and X is not.
4840           if (Shift && Shift->hasOneUse() && CI->isNullValue() &&
4841               I.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
4842               isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
4843             // Compute C << Y.
4844             Value *NS;
4845             if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
4846               NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
4847                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
4848             } else {
4849               // Insert a logical shift.
4850               NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
4851                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
4852             }
4853             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), I);
4854
4855             // Compute X & (C << Y).
4856             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(
4857                 Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
4858             InsertNewInstBefore(NewAnd, I);
4859             
4860             I.setOperand(0, NewAnd);
4861             return &I;
4862           }
4863         }
4864         break;
4865
4866       case Instruction::Shl:         // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
4867         if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4868           if (I.isEquality()) {
4869             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4870
4871             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
4872             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
4873             // simplified.
4874             if (ShAmt->getZExtValue() >= TypeBits)
4875               break;
4876
4877             // If we are comparing against bits always shifted out, the
4878             // comparison cannot succeed.
4879             Constant *Comp =
4880               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt), ShAmt);
4881             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
4882               bool IsICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
4883               Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
4884               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
4885             }
4886
4887             if (LHSI->hasOneUse()) {
4888               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
4889               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getZExtValue();
4890               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
4891               Constant *Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
4892
4893               Instruction *AndI =
4894                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
4895                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
4896               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
4897               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And,
4898                                      ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt));
4899             }
4900           }
4901         }
4902         break;
4903
4904       case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
4905       case Instruction::AShr:
4906         if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4907           if (I.isEquality()) {
4908             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
4909             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
4910             // simplified.
4911             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4912             if (ShAmt->getZExtValue() >= TypeBits)
4913               break;
4914
4915             // If we are comparing against bits always shifted out, the
4916             // comparison cannot succeed.
4917             Constant *Comp;
4918             if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr) 
4919               Comp = ConstantExpr::getLShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), 
4920                                            ShAmt);
4921             else
4922               Comp = ConstantExpr::getAShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), 
4923                                            ShAmt);
4924
4925             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
4926               bool IsICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
4927               Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
4928               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
4929             }
4930
4931             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
4932               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getZExtValue();
4933
4934               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
4935               APInt Val(APInt::getAllOnesValue(TypeBits).shl(ShAmtVal));
4936               Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
4937
4938               Instruction *AndI =
4939                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
4940                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
4941               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
4942               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And,
4943                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
4944             }
4945           }
4946         }
4947         break;
4948
4949       case Instruction::SDiv:
4950       case Instruction::UDiv:
4951         // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
4952         // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
4953         // Determine, based on the divide type, what the range is being 
4954         // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
4955         // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
4956         // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
4957         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
4958           // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
4959           // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
4960           // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
4961           // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
4962           // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
4963           // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
4964           // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
4965           // if it finds it. 
4966           bool DivIsSigned = LHSI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
4967           if (!I.isEquality() && DivIsSigned != I.isSignedPredicate())
4968             break;
4969           if (DivRHS->isZero())
4970             break; // Don't hack on div by zero
4971
4972           // Initialize the variables that will indicate the nature of the
4973           // range check.
4974           bool LoOverflow = false, HiOverflow = false;
4975           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
4976
4977           // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
4978           // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
4979           // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
4980           // instead of computing a divide. 
4981           ConstantInt *Prod = 
4982             cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(CI, DivRHS));
4983
4984           // Determine if the product overflows by seeing if the product is
4985           // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
4986           // as in the LHS instruction that we're folding. 
4987           bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
4988                                      ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CI;
4989
4990           // Get the ICmp opcode
4991           ICmpInst::Predicate predicate = I.getPredicate();
4992
4993           if (!DivIsSigned) {  // udiv
4994             LoBound = Prod;
4995             LoOverflow = ProdOV;
4996             HiOverflow = ProdOV || 
4997                          AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
4998           } else if (DivRHS->getValue().isPositive()) { // Divisor is > 0.
4999             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
5000               // Can't overflow.
5001               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5002               HiBound = DivRHS;
5003             } else if (CI->getValue().isPositive()) {   // (X / pos) op pos
5004               LoBound = Prod;
5005               LoOverflow = ProdOV;
5006               HiOverflow = ProdOV || 
5007                            AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5008             } else {                       // (X / pos) op neg
5009               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5010               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5011                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH), true);
5012               HiBound = AddOne(Prod);
5013               HiOverflow = ProdOV;
5014             }
5015           } else {                         // Divisor is < 0.
5016             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
5017               LoBound = AddOne(DivRHS);
5018               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5019               if (HiBound == DivRHS)
5020                 LoBound = 0;               // - INTMIN = INTMIN
5021             } else if (CI->getValue().isPositive()) {   // (X / neg) op pos
5022               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5023               if (!LoOverflow)
5024                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS),
5025                                              true);
5026               HiBound = AddOne(Prod);
5027             } else {                       // (X / neg) op neg
5028               LoBound = Prod;
5029               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
5030               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
5031             }
5032
5033             // Dividing by a negate swaps the condition.
5034             predicate = ICmpInst::getSwappedPredicate(predicate);
5035           }
5036
5037           if (LoBound) {
5038             Value *X = LHSI->getOperand(0);
5039             switch (predicate) {
5040             default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5041             case ICmpInst::ICMP_EQ:
5042               if (LoOverflow && HiOverflow)
5043                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5044               else if (HiOverflow)
5045                 return new ICmpInst(DivIsSigned ?  ICmpInst::ICMP_SGE : 
5046                                     ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5047               else if (LoOverflow)
5048                 return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5049                                     ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5050               else
5051                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, 
5052                                        true, I);
5053             case ICmpInst::ICMP_NE:
5054               if (LoOverflow && HiOverflow)
5055                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5056               else if (HiOverflow)
5057                 return new ICmpInst(DivIsSigned ?  ICmpInst::ICMP_SLT : 
5058                                     ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5059               else if (LoOverflow)
5060                 return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5061                                     ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5062               else
5063                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, 
5064                                        false, I);
5065             case ICmpInst::ICMP_ULT:
5066             case ICmpInst::ICMP_SLT:
5067               if (LoOverflow)
5068                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5069               return new ICmpInst(predicate, X, LoBound);
5070             case ICmpInst::ICMP_UGT:
5071             case ICmpInst::ICMP_SGT:
5072               if (HiOverflow)
5073                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5074               if (predicate == ICmpInst::ICMP_UGT)
5075                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5076               else
5077                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5078             }
5079           }
5080         }
5081         break;
5082       }
5083
5084     // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5085     if (I.isEquality()) {
5086       bool isICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5087
5088       // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5089       // the second operand is a constant, simplify a bit.
5090       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5091         switch (BO->getOpcode()) {
5092         case Instruction::SRem:
5093           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5094           if (CI->isZero() && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&
5095               BO->hasOneUse()) {
5096             APInt V(cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue());
5097             if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5098               Value *NewRem = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createURem(
5099                   BO->getOperand(0), BO->getOperand(1), BO->getName()), I);
5100               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NewRem, 
5101                                   Constant::getNullValue(BO->getType()));
5102             }
5103           }
5104           break;
5105         case Instruction::Add:
5106           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5107           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5108             if (BO->hasOneUse())
5109               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5110                                   ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
5111           } else if (CI->isNullValue()) {
5112             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5113             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5114             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5115
5116             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5117               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5118             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5119               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5120             else if (BO->hasOneUse()) {
5121               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5122               InsertNewInstBefore(Neg, I);
5123               Neg->takeName(BO);
5124               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BOp0, Neg);
5125             }
5126           }
5127           break;
5128         case Instruction::Xor:
5129           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5130           // the explicit xor.
5131           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5132             return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5133                                 ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
5134
5135           // FALLTHROUGH
5136         case Instruction::Sub:
5137           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5138           if (CI->isZero())
5139             return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5140                                 BO->getOperand(1));
5141           break;
5142
5143         case Instruction::Or:
5144           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5145           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5146           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5147             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
5148             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5149               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5150                                                              isICMP_NE));
5151           }
5152           break;
5153
5154         case Instruction::And:
5155           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5156             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5157             // comparison can never succeed!
5158             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
5159                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
5160               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5161                                                              isICMP_NE));
5162
5163             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5164             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
5165               return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5166                                   ICmpInst::ICMP_NE, Op0,
5167                                   Constant::getNullValue(CI->getType()));
5168
5169             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5170             if (isSignBit(BOC)) {
5171               Value *X = BO->getOperand(0);
5172               Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5173               ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5174                 ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5175               return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5176             }
5177
5178             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5179             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
5180               Value *X = BO->getOperand(0);
5181               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5182               ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5183                 ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5184               return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5185             }
5186
5187           }
5188         default: break;
5189         }
5190       } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op0)) {
5191         // Handle set{eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5192         switch (II->getIntrinsicID()) {
5193         default: break;
5194         case Intrinsic::bswap_i16: 
5195           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5196           AddToWorkList(II);  // Dead?
5197           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5198           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int16Ty,
5199                                            ByteSwap_16(CI->getZExtValue())));
5200           return &I;
5201         case Intrinsic::bswap_i32:   
5202           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5203           AddToWorkList(II);  // Dead?
5204           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5205           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
5206                                            ByteSwap_32(CI->getZExtValue())));
5207           return &I;
5208         case Intrinsic::bswap_i64:   
5209           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5210           AddToWorkList(II);  // Dead?
5211           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5212           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int64Ty,
5213                                            ByteSwap_64(CI->getZExtValue())));
5214           return &I;
5215         }
5216       }
5217     } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5218       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, then 
5219       // since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5220       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5221         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5222         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5223         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5224         if (SrcTy->isInteger() && 
5225             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5226           // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5227           // smaller constant values.
5228           switch (I.getPredicate()) {
5229             default: break;
5230             case ICmpInst::ICMP_ULT: { // X u< 128 => X s> -1
5231               ConstantInt *CUI = cast<ConstantInt>(CI);
5232               if (CUI->getValue() == APInt::getSignBit(SrcTySize))
5233                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5234                   ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5235               break;
5236             }
5237             case ICmpInst::ICMP_UGT: { // X u> 127 => X s< 0
5238               ConstantInt *CUI = cast<ConstantInt>(CI);
5239               if (CUI->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize))
5240                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5241                                     Constant::getNullValue(SrcTy));
5242               break;
5243             }
5244           }
5245
5246         }
5247       }
5248     }
5249   }
5250
5251   // Handle icmp with constant RHS
5252   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5253     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5254       switch (LHSI->getOpcode()) {
5255       case Instruction::GetElementPtr:
5256         if (RHSC->isNullValue()) {
5257           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5258           bool isAllZeros = true;
5259           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5260             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5261                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5262               isAllZeros = false;
5263               break;
5264             }
5265           if (isAllZeros)
5266             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5267                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5268         }
5269         break;
5270
5271       case Instruction::PHI:
5272         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5273           return NV;
5274         break;
5275       case Instruction::Select:
5276         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5277         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5278         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5279         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5280         if (LHSI->hasOneUse()) {
5281           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5282             // Fold the known value into the constant operand.
5283             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5284             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5285             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5286                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5287                                                    I.getName()), I);
5288           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5289             // Fold the known value into the constant operand.
5290             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5291             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5292             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5293                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5294                                                    I.getName()), I);
5295           }
5296         }
5297
5298         if (Op1)
5299           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5300         break;
5301       }
5302   }
5303
5304   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5305   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5306     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5307       return NI;
5308   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5309     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5310                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5311       return NI;
5312
5313   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5314   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5315   // now.
5316   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5317     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5318         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5319       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5320       // operand, where it can often be eliminated completely.
5321       Op0 = CI->getOperand(0);
5322
5323       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5324       // so eliminate it as well.
5325       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5326         Op1 = CI2->getOperand(0);
5327
5328       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5329       if (Op0->getType() != Op1->getType())
5330         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5331           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5332         } else {
5333           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5334           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
5335         }
5336       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5337     }
5338   }
5339   
5340   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5341     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5342     // This comes up when you have code like
5343     //   int X = A < B;
5344     //   if (X) ...
5345     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5346     // with a constant or another cast from the same type.
5347     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5348       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5349         return R;
5350   }
5351   
5352   if (I.isEquality()) {
5353     Value *A, *B, *C, *D;
5354     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5355       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5356         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5357         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5358                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5359       }
5360
5361       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5362         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5363         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5364           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5365             if (Op1->hasOneUse()) {
5366               Constant *NC = ConstantExpr::getXor(C1, C2);
5367               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5368               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5369                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5370             }
5371         
5372         // A^B == A^D -> B == D
5373         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5374         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5375         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5376         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5377       }
5378     }
5379     
5380     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5381         (A == Op0 || B == Op0)) {
5382       // A == (A^B)  ->  B == 0
5383       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5384       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5385                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5386     }
5387     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5388       // (A-B) == A  ->  B == 0
5389       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5390                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5391     }
5392     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5393       // A == (A-B)  ->  B == 0
5394       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5395                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5396     }
5397     
5398     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5399     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5400         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5401         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5402       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5403       
5404       if (A == C) {
5405         X = B; Y = D; Z = A;
5406       } else if (A == D) {
5407         X = B; Y = C; Z = A;
5408       } else if (B == C) {
5409         X = A; Y = D; Z = B;
5410       } else if (B == D) {
5411         X = A; Y = C; Z = B;
5412       }
5413       
5414       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5415         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5416         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5417         I.setOperand(0, Op1);
5418         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5419         return &I;
5420       }
5421     }
5422   }
5423   return Changed ? &I : 0;
5424 }
5425
5426 // visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5427 // We only handle extending casts so far.
5428 //
5429 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5430   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5431   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5432   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5433   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5434   Value *RHSCIOp;
5435
5436   // We only handle extension cast instructions, so far. Enforce this.
5437   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5438       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5439     return 0;
5440
5441   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5442   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5443
5444   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5445     // Not an extension from the same type?
5446     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5447     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5448       return 0;
5449     
5450     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
5451     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5452     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5453       return 0;
5454
5455     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
5456     // then we can't handle this.
5457     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
5458       return 0;
5459     
5460     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
5461     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5462   }
5463
5464   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5465   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5466   if (!CI)
5467     return 0;
5468
5469   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
5470   // reextended to DestTy.
5471   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
5472   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
5473
5474   // If the re-extended constant didn't change...
5475   if (Res2 == CI) {
5476     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
5477     // For example, we might have:
5478     //    %A = sext short %X to uint
5479     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
5480     // It is incorrect to transform this into 
5481     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
5482     // because %A may have negative value. 
5483     //
5484     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
5485     // OR operation is EQ/NE.
5486     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
5487       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
5488     else
5489       return 0;
5490   }
5491
5492   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
5493   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
5494
5495   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
5496   // point so handle the ICI.isEquality() cases
5497   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5498     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5499   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5500     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5501
5502   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
5503   // should have been folded away previously and not enter in here.
5504   Value *Result;
5505   if (isSignedCmp) {
5506     // We're performing a signed comparison.
5507     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
5508       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
5509     else
5510       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
5511   } else {
5512     // We're performing an unsigned comparison.
5513     if (isSignedExt) {
5514       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
5515       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
5516       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
5517       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
5518                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
5519     } else {
5520       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
5521       Result = ConstantInt::getTrue();
5522     }
5523   }
5524
5525   // Finally, return the value computed.
5526   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5527       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
5528     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
5529   } else {
5530     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
5531             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
5532            "ICmp should be folded!");
5533     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
5534       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
5535     else
5536       return BinaryOperator::createNot(Result);
5537   }
5538 }
5539
5540 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
5541   return commonShiftTransforms(I);
5542 }
5543
5544 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
5545   return commonShiftTransforms(I);
5546 }
5547
5548 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
5549   return commonShiftTransforms(I);
5550 }
5551
5552 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
5553   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
5554   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5555
5556   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
5557   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
5558   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
5559       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
5560     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5561   
5562   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
5563     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
5564       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
5565     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
5566       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5567   }
5568   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
5569     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
5570       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
5571     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
5572       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
5573   }
5574
5575   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
5576   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
5577     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
5578       if (CSI->isAllOnesValue())
5579         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
5580
5581   // Try to fold constant and into select arguments.
5582   if (isa<Constant>(Op0))
5583     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
5584       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5585         return R;
5586
5587   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
5588   if (I.isArithmeticShift()) {
5589     if (MaskedValueIsZero(Op0, 
5590           APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()))) {
5591       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
5592     }
5593   }
5594
5595   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
5596     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
5597       return Res;
5598   return 0;
5599 }
5600
5601 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
5602                                                BinaryOperator &I) {
5603   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
5604
5605   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
5606   // purpose is to compute bits we don't care about.
5607   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5608   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
5609   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
5610                            KnownZero, KnownOne))
5611     return &I;
5612   
5613   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
5614   // of a signed value.
5615   //
5616   if (Op1->getZExtValue() >= TypeBits) {  // shift amount always <= 32 bits
5617     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
5618       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5619     else {
5620       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
5621       return &I;
5622     }
5623   }
5624   
5625   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
5626   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
5627     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
5628       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5629         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
5630                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
5631   
5632   // Try to fold constant and into select arguments.
5633   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
5634     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
5635       return R;
5636   if (isa<PHINode>(Op0))
5637     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5638       return NV;
5639   
5640   if (Op0->hasOneUse()) {
5641     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5642       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5643       Value *V1, *V2;
5644       ConstantInt *CC;
5645       switch (Op0BO->getOpcode()) {
5646         default: break;
5647         case Instruction::Add:
5648         case Instruction::And:
5649         case Instruction::Or:
5650         case Instruction::Xor: {
5651           // These operators commute.
5652           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5653           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
5654               match(Op0BO->getOperand(1),
5655                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5656             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5657                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
5658                                             Op0BO->getName());
5659             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5660             Instruction *X = 
5661               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
5662                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
5663             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5664             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
5665             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
5666             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
5667           }
5668           
5669           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
5670           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
5671           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
5672               match(Op0BOOp1, 
5673                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
5674               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5675               V2 == Op1) {
5676             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5677                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
5678                                                      Op0BO->getName());
5679             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5680             Instruction *XM =
5681               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5682                                         V1->getName()+".mask");
5683             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5684             
5685             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
5686           }
5687         }
5688           
5689         // FALL THROUGH.
5690         case Instruction::Sub: {
5691           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
5692           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5693               match(Op0BO->getOperand(0),
5694                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
5695             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5696                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5697                                                      Op0BO->getName());
5698             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5699             Instruction *X =
5700               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
5701                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
5702             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
5703             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
5704             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
5705             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
5706           }
5707           
5708           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
5709           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
5710               match(Op0BO->getOperand(0),
5711                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
5712                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
5713               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
5714                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5715             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
5716                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
5717                                                      Op0BO->getName());
5718             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
5719             Instruction *XM =
5720               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
5721                                         V1->getName()+".mask");
5722             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
5723             
5724             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
5725           }
5726           
5727           break;
5728         }
5729       }
5730       
5731       
5732       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
5733       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
5734       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
5735         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
5736         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
5737         
5738         switch (Op0BO->getOpcode()) {
5739           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
5740           case Instruction::Add:
5741             isValid = isLeftShift;
5742             break;
5743           case Instruction::Or:
5744           case Instruction::Xor:
5745             highBitSet = false;
5746             break;
5747           case Instruction::And:
5748             highBitSet = true;
5749             break;
5750         }
5751         
5752         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
5753         // by the logical operation, do not perform the transformation.
5754         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
5755         // the constant which would cause it to be modified for this
5756         // operation.
5757         //
5758         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
5759           isValid = ((Op0C->getValue() & APInt::getSignBit(TypeBits)) != 0) == 
5760                     highBitSet;
5761         }
5762         
5763         if (isValid) {
5764           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
5765           
5766           Instruction *NewShift =
5767             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
5768           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
5769           NewShift->takeName(Op0BO);
5770           
5771           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
5772                                         NewRHS);
5773         }
5774       }
5775     }
5776   }
5777   
5778   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
5779   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
5780   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
5781     ShiftOp = 0;
5782   
5783   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
5784     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
5785     // These shift amounts are always <= 32 bits.
5786     unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getZExtValue();
5787     unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)Op1->getZExtValue();
5788     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
5789     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
5790     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
5791     
5792     unsigned AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
5793     if (AmtSum > TypeBits)
5794       AmtSum = TypeBits;
5795     
5796     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
5797     
5798     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
5799     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
5800       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
5801                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5802     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
5803                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
5804       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
5805       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5806     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
5807                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5808       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
5809       Instruction *Shift =
5810         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
5811       InsertNewInstBefore(Shift, I);
5812
5813       APInt Mask(Ty->getMask().lshr(ShiftAmt2));
5814       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
5815     }
5816     
5817     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
5818     // right.  See if the amounts are equal.
5819     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
5820       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
5821       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
5822         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
5823         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
5824       }
5825       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
5826       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5827         APInt Mask(Ty->getMask().lshr(ShiftAmt1));
5828         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
5829       }
5830       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
5831       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
5832       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
5833       // generators.
5834       const Type *SExtType = 0;
5835       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
5836       case 1  : SExtType = Type::Int1Ty; break;
5837       case 8  : SExtType = Type::Int8Ty; break;
5838       case 16 : SExtType = Type::Int16Ty; break;
5839       case 32 : SExtType = Type::Int32Ty; break;
5840       case 64 : SExtType = Type::Int64Ty; break;
5841       default: break;
5842       }
5843       if (SExtType) {
5844         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
5845         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
5846         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
5847       }
5848       // Otherwise, we can't handle it yet.
5849     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
5850       unsigned ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
5851       
5852       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
5853       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
5854         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
5855                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
5856         Instruction *Shift =
5857           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
5858         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5859         
5860         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
5861         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
5862       }
5863       
5864       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
5865       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5866         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
5867         Instruction *Shift =
5868           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
5869         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5870         
5871         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
5872         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
5873       }
5874       
5875       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
5876     } else {
5877       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
5878       unsigned ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
5879
5880       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
5881       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
5882         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
5883                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
5884         Instruction *Shift =
5885           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
5886                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
5887         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5888         
5889         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
5890         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
5891       }
5892       
5893       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
5894       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
5895         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
5896         Instruction *Shift =
5897           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
5898         InsertNewInstBefore(Shift, I);
5899         
5900         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
5901         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
5902       }
5903       
5904       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
5905     }
5906   }
5907   return 0;
5908 }
5909
5910
5911 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
5912 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
5913 /// X*Scale+Offset.
5914 ///
5915 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
5916                                         unsigned &Offset) {
5917   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
5918   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
5919     Offset = CI->getZExtValue();
5920     Scale  = 1;
5921     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
5922   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
5923     if (I->getNumOperands() == 2) {
5924       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
5925         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
5926           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
5927           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
5928           Offset = 0;
5929           return I->getOperand(0);
5930         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
5931           // This value is scaled by 'CUI'.
5932           Scale = CUI->getZExtValue();
5933           Offset = 0;
5934           return I->getOperand(0);
5935         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
5936           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
5937           // where C1 is divisible by C2.
5938           unsigned SubScale;
5939           Value *SubVal = 
5940             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
5941           Offset += CUI->getZExtValue();
5942           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
5943             Scale = SubScale;
5944             return SubVal;
5945           }
5946         }
5947       }
5948     }
5949   }
5950
5951   // Otherwise, we can't look past this.
5952   Scale = 1;
5953   Offset = 0;
5954   return Val;
5955 }
5956
5957
5958 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
5959 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
5960 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI,
5961                                                    AllocationInst &AI) {
5962   const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType());
5963   if (!PTy) return 0;   // Not casting the allocation to a pointer type.
5964   
5965   // Remove any uses of AI that are dead.
5966   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
5967   
5968   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
5969     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
5970     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
5971       while (UI != E && *UI == User)
5972         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
5973       
5974       ++NumDeadInst;
5975       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
5976       EraseInstFromFunction(*User);
5977     }
5978   }
5979   
5980   // Get the type really allocated and the type casted to.
5981   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
5982   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
5983   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
5984
5985   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
5986   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
5987   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
5988
5989   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
5990   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
5991   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
5992   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
5993
5994   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
5995   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
5996   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
5997
5998   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
5999   // size argument.
6000   unsigned ArraySizeScale, ArrayOffset;
6001   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6002     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6003  
6004   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6005   // do the xform.
6006   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6007       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6008
6009   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6010   Value *Amt = 0;
6011   if (Scale == 1) {
6012     Amt = NumElements;
6013   } else {
6014     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6015     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6016     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6017       Amt = ConstantExpr::getMul(
6018               cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6019     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6020     else if (Scale != 1) {
6021       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6022       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6023     }
6024   }
6025   
6026   if (unsigned Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6027     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset);
6028     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6029     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6030   }
6031   
6032   AllocationInst *New;
6033   if (isa<MallocInst>(AI))
6034     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6035   else
6036     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6037   InsertNewInstBefore(New, AI);
6038   New->takeName(&AI);
6039   
6040   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6041   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6042   // die soon.
6043   if (!AI.hasOneUse()) {
6044     AddUsesToWorkList(AI);
6045     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6046     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6047     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6048     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6049     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6050   }
6051   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6052 }
6053
6054 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6055 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6056 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6057 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6058 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6059 ///
6060 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6061 /// extension operation if Ty is larger.
6062 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6063                                        int &NumCastsRemoved) {
6064   // We can always evaluate constants in another type.
6065   if (isa<ConstantInt>(V))
6066     return true;
6067   
6068   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6069   if (!I) return false;
6070   
6071   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6072   
6073   switch (I->getOpcode()) {
6074   case Instruction::Add:
6075   case Instruction::Sub:
6076   case Instruction::And:
6077   case Instruction::Or:
6078   case Instruction::Xor:
6079     if (!I->hasOneUse()) return false;
6080     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6081     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved) &&
6082            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved);
6083
6084   case Instruction::Shl:
6085     if (!I->hasOneUse()) return false;
6086     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6087     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6088     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6089       if (Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() &&
6090           CI->getZExtValue() < Ty->getBitWidth())
6091         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty,NumCastsRemoved);
6092     }
6093     break;
6094   case Instruction::LShr:
6095     if (!I->hasOneUse()) return false;
6096     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6097     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6098     // already zeros.
6099     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6100       uint32_t BitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6101       if (Ty->getBitWidth() < BitWidth &&
6102           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6103             APInt::getAllOnesValue(BitWidth) & 
6104          APInt::getAllOnesValue(Ty->getBitWidth()).zextOrTrunc(BitWidth).flip())
6105          && CI->getZExtValue() < Ty->getBitWidth()) {
6106         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved);
6107       }
6108     }
6109     break;
6110   case Instruction::Trunc:
6111   case Instruction::ZExt:
6112   case Instruction::SExt:
6113     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6114     // it, and this will remove a cast overall.
6115     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6116       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6117       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6118       // casts first.
6119       if (isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6120         return true;
6121       
6122       ++NumCastsRemoved;
6123       return true;
6124     }
6125     break;
6126   default:
6127     // TODO: Can handle more cases here.
6128     break;
6129   }
6130   
6131   return false;
6132 }
6133
6134 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6135 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6136 /// evaluate the expression.
6137 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6138                                              bool isSigned) {
6139   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6140     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6141
6142   // Otherwise, it must be an instruction.
6143   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6144   Instruction *Res = 0;
6145   switch (I->getOpcode()) {
6146   case Instruction::Add:
6147   case Instruction::Sub:
6148   case Instruction::And:
6149   case Instruction::Or:
6150   case Instruction::Xor:
6151   case Instruction::AShr:
6152   case Instruction::LShr:
6153   case Instruction::Shl: {
6154     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6155     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6156     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6157                                  LHS, RHS, I->getName());
6158     break;
6159   }    
6160   case Instruction::Trunc:
6161   case Instruction::ZExt:
6162   case Instruction::SExt:
6163   case Instruction::BitCast:
6164     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6165     // just return the source. There's no need to insert it because its not new.
6166     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6167       return I->getOperand(0);
6168     
6169     // Some other kind of cast, which shouldn't happen, so just ..
6170     // FALL THROUGH
6171   default: 
6172     // TODO: Can handle more cases here.
6173     assert(0 && "Unreachable!");
6174     break;
6175   }
6176   
6177   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6178 }
6179
6180 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6181 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6182   Value *Src = CI.getOperand(0);
6183
6184   // Casting undef to anything results in undef so might as just replace it and
6185   // get rid of the cast.
6186   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
6187     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
6188
6189   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If its eliminable we just
6190   // eliminate it now.
6191   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6192     if (Instruction::CastOps opc = 
6193         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6194       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6195       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6196       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6197     }
6198   }
6199
6200   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6201   // this into a cast of the original pointer!
6202   //
6203   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6204     bool AllZeroOperands = true;
6205     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
6206       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
6207           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
6208         AllZeroOperands = false;
6209         break;
6210       }
6211     if (AllZeroOperands) {
6212       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6213       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6214       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6215       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6216       return &CI;
6217     }
6218   }
6219     
6220   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
6221   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
6222   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
6223     if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
6224       return V;
6225
6226   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6227   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6228     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6229       return NV;
6230
6231   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6232   if (isa<PHINode>(Src))
6233     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6234       return NV;
6235   
6236   return 0;
6237 }
6238
6239 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6240 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6241 /// cases.
6242 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6243 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6244   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6245     return Result;
6246
6247   Value *Src = CI.getOperand(0);
6248   const Type *SrcTy = Src->getType();
6249   const Type *DestTy = CI.getType();
6250   unsigned SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6251   unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6252
6253   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6254   // purpose is to compute bits we don't care about.
6255   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6256   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6257                            KnownZero, KnownOne))
6258     return &CI;
6259
6260   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6261   // can't do anything more. 
6262   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6263   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6264     return 0;
6265
6266   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6267   int NumCastsRemoved = 0;
6268   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6269       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6270                                  NumCastsRemoved)) {
6271     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6272     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a noop-cast
6273     // this just removes a noop cast which isn't pointful, but simplifies
6274     // the code.  If this is a zero-extension, we need to do an AND to
6275     // maintain the clear top-part of the computation, so we require that
6276     // the input have eliminated at least one cast.  If this is a sign
6277     // extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6278     // require that two casts have been eliminated.
6279     bool DoXForm;
6280     switch (CI.getOpcode()) {
6281     default:
6282       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6283       // get here because of the check above.
6284       assert(0 && "Unknown cast type");
6285     case Instruction::Trunc:
6286       DoXForm = true;
6287       break;
6288     case Instruction::ZExt:
6289       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6290       break;
6291     case Instruction::SExt:
6292       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6293       break;
6294     case Instruction::BitCast:
6295       DoXForm = false;
6296       break;
6297     }
6298     
6299     if (DoXForm) {
6300       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6301                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6302       assert(Res->getType() == DestTy);
6303       switch (CI.getOpcode()) {
6304       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6305       case Instruction::Trunc:
6306       case Instruction::BitCast:
6307         // Just replace this cast with the result.
6308         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6309       case Instruction::ZExt: {
6310         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6311         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6312         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcBitSize));
6313         C = ConstantExpr::getZExt(C, DestTy);
6314         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6315       }
6316       case Instruction::SExt:
6317         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6318         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6319             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6320                              CI), DestTy);
6321       }
6322     }
6323   }
6324   
6325   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6326   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6327
6328   switch (SrcI->getOpcode()) {
6329   case Instruction::Add:
6330   case Instruction::Mul:
6331   case Instruction::And:
6332   case Instruction::Or:
6333   case Instruction::Xor:
6334     // If we are discarding information, or just changing the sign, 
6335     // rewrite.
6336     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
6337       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6338       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6339       // only be converting signedness, which is a noop.
6340       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
6341           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
6342           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6343         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
6344         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6345         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6346         return BinaryOperator::create(
6347             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6348       }
6349     }
6350
6351     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
6352     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
6353         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
6354         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
6355         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
6356       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
6357       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
6358     }
6359     break;
6360   case Instruction::SDiv:
6361   case Instruction::UDiv:
6362   case Instruction::SRem:
6363   case Instruction::URem:
6364     // If we are just changing the sign, rewrite.
6365     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
6366       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
6367       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
6368       // only be converting signedness, which is a noop.
6369       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
6370           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
6371         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6372                                               Op0, DestTy, SrcI);
6373         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
6374                                               Op1, DestTy, SrcI);
6375         return BinaryOperator::create(
6376           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
6377       }
6378     }
6379     break;
6380
6381   case Instruction::Shl:
6382     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
6383     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
6384     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
6385     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
6386     // in the value.
6387     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
6388         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
6389       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
6390           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
6391       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
6392       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
6393       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
6394     }
6395     break;
6396   case Instruction::AShr:
6397     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
6398     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
6399     // simplifications.
6400     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
6401         isa<ConstantInt>(Op1)) {
6402       unsigned ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getZExtValue();
6403       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
6404         // Insert the new logical shift right.
6405         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
6406       }
6407     }
6408     break;
6409
6410   case Instruction::ICmp:
6411     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and casting it
6412     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
6413     // cast to integer to avoid the comparison.
6414     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
6415       APInt Op1CV(Op1C->getValue());
6416       // cast (X == 0) to int --> X^1      iff X has only the low bit set.
6417       // cast (X == 0) to int --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6418       // cast (X == 1) to int --> X        iff X has only the low bit set.
6419       // cast (X == 2) to int --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6420       // cast (X != 0) to int --> X        iff X has only the low bit set.
6421       // cast (X != 0) to int --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
6422       // cast (X != 1) to int --> X^1      iff X has only the low bit set.
6423       // cast (X != 2) to int --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
6424       if (Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) {
6425         // If Op1C some other power of two, convert:
6426         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
6427         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
6428         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
6429         ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
6430
6431         // This only works for EQ and NE
6432         ICmpInst::Predicate pred = cast<ICmpInst>(SrcI)->getPredicate();
6433         if (pred != ICmpInst::ICMP_NE && pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
6434           break;
6435         
6436         APInt KnownZeroMask(KnownZero ^ TypeMask);
6437         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
6438           bool isNE = pred == ICmpInst::ICMP_NE;
6439           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
6440             // (X&4) == 2 --> false
6441             // (X&4) != 2 --> true
6442             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
6443             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
6444             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6445           }
6446           
6447           unsigned ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
6448           Value *In = Op0;
6449           if (ShiftAmt) {
6450             // Perform a logical shr by shiftamt.
6451             // Insert the shift to put the result in the low bit.
6452             In = InsertNewInstBefore(
6453               BinaryOperator::createLShr(In,
6454                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
6455                                      In->getName()+".lobit"), CI);
6456           }
6457           
6458           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
6459             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
6460             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
6461             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
6462           }
6463           
6464           if (CI.getType() == In->getType())
6465             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
6466           else
6467             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6468         }
6469       }
6470     }
6471     break;
6472   }
6473   return 0;
6474 }
6475
6476 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(CastInst &CI) {
6477   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6478     return Result;
6479   
6480   Value *Src = CI.getOperand(0);
6481   const Type *Ty = CI.getType();
6482   unsigned DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6483   unsigned SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
6484   
6485   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
6486     switch (SrcI->getOpcode()) {
6487     default: break;
6488     case Instruction::LShr:
6489       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
6490       // are already zeros.
6491       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
6492         unsigned ShAmt = ShAmtV->getZExtValue();
6493         
6494         // Get a mask for the bits shifting in.
6495         APInt Mask(APInt::getAllOnesValue(SrcBitWidth).lshr(
6496                      SrcBitWidth-ShAmt).shl(DestBitWidth));
6497         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
6498         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
6499           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
6500             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
6501
6502           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
6503           // shift.
6504           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
6505           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
6506                                        Ty, CI);
6507           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
6508         }
6509       } else {     // This is a variable shr.
6510         
6511         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
6512         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
6513         // loop-invariant and CSE'd.
6514         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
6515           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
6516
6517           Value *V = InsertNewInstBefore(
6518               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
6519                                      "tmp"), CI);
6520           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
6521                                                             SrcI->getOperand(0),
6522                                                             "tmp"), CI);
6523           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
6524           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
6525         }
6526       }
6527       break;
6528     }
6529   }
6530   
6531   return 0;
6532 }
6533
6534 Instruction *InstCombiner::visitZExt(CastInst &CI) {
6535   // If one of the common conversion will work ..
6536   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6537     return Result;
6538
6539   Value *Src = CI.getOperand(0);
6540
6541   // If this is a cast of a cast
6542   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6543     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
6544     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
6545     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
6546     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
6547       // Get the sizes of the types involved
6548       Value *A = CSrc->getOperand(0);
6549       unsigned SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6550       unsigned MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6551       unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6552       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
6553       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
6554         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
6555         APInt AndValue(APInt::getAllOnesValue(MidSize).zext(SrcSize));
6556         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
6557         Instruction *And = 
6558           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
6559         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
6560         if (And->getType() != CI.getType()) {
6561           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
6562           InsertNewInstBefore(And, CI);
6563           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
6564         }
6565         return And;
6566       }
6567     }
6568   }
6569
6570   return 0;
6571 }
6572
6573 Instruction *InstCombiner::visitSExt(CastInst &CI) {
6574   return commonIntCastTransforms(CI);
6575 }
6576
6577 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
6578   return commonCastTransforms(CI);
6579 }
6580
6581 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
6582   return commonCastTransforms(CI);
6583 }
6584
6585 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
6586   return commonCastTransforms(CI);
6587 }
6588
6589 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
6590   return commonCastTransforms(CI);
6591 }
6592
6593 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
6594   return commonCastTransforms(CI);
6595 }
6596
6597 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
6598   return commonCastTransforms(CI);
6599 }
6600
6601 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
6602   return commonCastTransforms(CI);
6603 }
6604
6605 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
6606   return commonCastTransforms(CI);
6607 }
6608
6609 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(CastInst &CI) {
6610
6611   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
6612   // otherwise just apply the common ones.
6613   Value *Src = CI.getOperand(0);
6614   const Type *SrcTy = Src->getType();
6615   const Type *DestTy = CI.getType();
6616
6617   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
6618     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
6619       return Result;
6620   } else {
6621     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6622       return Result;
6623   }
6624
6625
6626   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
6627   // be replaced by the operand.
6628   if (DestTy == Src->getType())
6629     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
6630
6631   // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent to
6632   // a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate getelementptr.
6633   // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
6634   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
6635     if (const PointerType *SrcPTy = dyn_cast<PointerType>(SrcTy)) {
6636       const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
6637       const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
6638       
6639       Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
6640       unsigned NumZeros = 0;
6641       while (SrcElTy != DstElTy && 
6642              isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
6643              SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
6644         SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
6645         ++NumZeros;
6646       }
6647
6648       // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
6649       if (SrcElTy == DstElTy) {
6650         SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
6651         return new GetElementPtrInst(Src, &Idxs[0], Idxs.size());
6652       }
6653     }
6654   }
6655
6656   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
6657     if (SVI->hasOneUse()) {
6658       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
6659       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
6660       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
6661           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
6662                 SVI->getType()->getNumElements()) {
6663         CastInst *Tmp;
6664         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
6665         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
6666         // us to eliminate at least one cast.
6667         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
6668              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
6669             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
6670              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
6671           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
6672                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
6673           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
6674                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
6675           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
6676           // know the vector types match #elts.
6677           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
6678         }
6679       }
6680     }
6681   }
6682   return 0;
6683 }
6684
6685 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
6686 ///   %C = or %A, %B
6687 ///   %D = select %cond, %C, %A
6688 /// into:
6689 ///   %C = select %cond, %B, 0
6690 ///   %D = or %A, %C
6691 ///
6692 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
6693 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
6694 /// equal the other incoming value of the select.
6695 ///
6696 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
6697   switch (I->getOpcode()) {
6698   case Instruction::Add:
6699   case Instruction::Mul:
6700   case Instruction::And:
6701   case Instruction::Or:
6702   case Instruction::Xor:
6703     return 3;              // Can fold through either operand.
6704   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
6705   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
6706   case Instruction::LShr:
6707   case Instruction::AShr:
6708     return 1;
6709   default:
6710     return 0;              // Cannot fold
6711   }
6712 }
6713
6714 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
6715 /// function, return the identity constant that goes into the select.
6716 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
6717   switch (I->getOpcode()) {
6718   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
6719   case Instruction::Add:
6720   case Instruction::Sub:
6721   case Instruction::Or:
6722   case Instruction::Xor:
6723   case Instruction::Shl:
6724   case Instruction::LShr:
6725   case Instruction::AShr:
6726     return Constant::getNullValue(I->getType());
6727   case Instruction::And:
6728     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
6729   case Instruction::Mul:
6730     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
6731   }
6732 }
6733
6734 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
6735 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
6736 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
6737                                           Instruction *FI) {
6738   if (TI->getNumOperands() == 1) {
6739     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
6740     // merge.
6741     if (TI->isCast()) {
6742       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
6743         return 0;
6744     } else {
6745       return 0;  // unknown unary op.
6746     }
6747
6748     // Fold this by inserting a select from the input values.
6749     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
6750                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
6751     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
6752     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
6753                             TI->getType());
6754   }
6755
6756   // Only handle binary operators here.
6757   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
6758     return 0;
6759
6760   // Figure out if the operations have any operands in common.
6761   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
6762   bool MatchIsOpZero;
6763   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
6764     MatchOp  = TI->getOperand(0);
6765     OtherOpT = TI->getOperand(1);
6766     OtherOpF = FI->getOperand(1);
6767     MatchIsOpZero = true;
6768   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
6769     MatchOp  = TI->getOperand(1);
6770     OtherOpT = TI->getOperand(0);
6771     OtherOpF = FI->getOperand(0);
6772     MatchIsOpZero = false;
6773   } else if (!TI->isCommutative()) {
6774     return 0;
6775   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
6776     MatchOp  = TI->getOperand(0);
6777     OtherOpT = TI->getOperand(1);
6778     OtherOpF = FI->getOperand(0);
6779     MatchIsOpZero = true;
6780   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
6781     MatchOp  = TI->getOperand(1);
6782     OtherOpT = TI->getOperand(0);
6783     OtherOpF = FI->getOperand(1);
6784     MatchIsOpZero = true;
6785   } else {
6786     return 0;
6787   }
6788
6789   // If we reach here, they do have operations in common.
6790   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
6791                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
6792   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
6793
6794   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
6795     if (MatchIsOpZero)
6796       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
6797     else
6798       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
6799   }
6800   assert(0 && "Shouldn't get here");
6801   return 0;
6802 }
6803
6804 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
6805   Value *CondVal = SI.getCondition();
6806   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
6807   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
6808
6809   // select true, X, Y  -> X
6810   // select false, X, Y -> Y
6811   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
6812     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
6813
6814   // select C, X, X -> X
6815   if (TrueVal == FalseVal)
6816     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6817
6818   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
6819     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6820   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
6821     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6822   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
6823     if (isa<Constant>(TrueVal))
6824       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6825     else
6826       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6827   }
6828
6829   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
6830     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
6831       if (C->getZExtValue()) {
6832         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
6833         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
6834       } else {
6835         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
6836         Value *NotCond =
6837           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6838                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
6839         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
6840       }
6841     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
6842       if (C->getZExtValue() == false) {
6843         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
6844         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
6845       } else {
6846         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
6847         Value *NotCond =
6848           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6849                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
6850         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
6851       }
6852     }
6853   }
6854
6855   // Selecting between two integer constants?
6856   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
6857     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
6858       // select C, 1, 0 -> cast C to int
6859       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
6860         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
6861       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
6862         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
6863         Value *NotCond =
6864           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
6865                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
6866         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
6867       }
6868
6869       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
6870
6871         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
6872         // (x >u 2147483647) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
6873         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
6874           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
6875             bool CanXForm = false;
6876             if (IC->isSignedPredicate())
6877               CanXForm = CmpCst->isZero() && 
6878                          IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT;
6879             else {
6880               unsigned Bits = CmpCst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6881               CanXForm = CmpCst->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(Bits) &&
6882                          IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT;
6883             }
6884             
6885             if (CanXForm) {
6886               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
6887               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
6888               Value *X = IC->getOperand(0);
6889               unsigned Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6890               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
6891               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
6892                                                         ShAmt, "ones");
6893               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
6894               
6895               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
6896               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
6897               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
6898               unsigned SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6899               unsigned SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6900               if (SRASize < SISize)
6901                 opc = Instruction::SExt;
6902               else if (SRASize > SISize)
6903                 opc = Instruction::Trunc;
6904               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
6905             }
6906           }
6907
6908
6909         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
6910         // have a fcmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
6911         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
6912         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
6913         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
6914           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
6915               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
6916             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
6917               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
6918                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
6919                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
6920                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
6921                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
6922                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
6923                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
6924                 // true or false val is the zero.
6925                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
6926                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6927                 Value *V = ICA;
6928                 if (ShouldNotVal)
6929                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
6930                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
6931                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
6932               }
6933       }
6934     }
6935
6936   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
6937   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
6938     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
6939       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
6940       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
6941         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6942       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
6943       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
6944         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6945       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6946
6947     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
6948       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
6949       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
6950         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6951       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
6952       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
6953         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6954       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6955     }
6956   }
6957
6958   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
6959   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
6960     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
6961       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
6962       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6963         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6964       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
6965       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6966         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6967       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6968
6969     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
6970       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
6971       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6972         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
6973       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
6974       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6975         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
6976       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
6977     }
6978   }
6979
6980   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
6981     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
6982       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
6983         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
6984
6985         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
6986         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
6987           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
6988             return IV;
6989
6990         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
6991         // even legal for FP.
6992         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
6993             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
6994           AddOp = FI; SubOp = TI;
6995         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
6996                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
6997           AddOp = TI; SubOp = FI;
6998         }
6999
7000         if (AddOp) {
7001           Value *OtherAddOp = 0;
7002           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7003             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7004           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7005             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7006           }
7007
7008           if (OtherAddOp) {
7009             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7010             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7011             Value *NegVal;  // Compute -Z
7012             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7013               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7014             } else {
7015               NegVal = InsertNewInstBefore(
7016                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7017             }
7018
7019             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7020             Value *NewFalseOp = NegVal;
7021             if (AddOp != TI)
7022               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7023             Instruction *NewSel =
7024               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7025
7026             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7027             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7028           }
7029         }
7030       }
7031
7032   // See if we can fold the select into one of our operands.
7033   if (SI.getType()->isInteger()) {
7034     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7035     // transformation we are doing here.
7036     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7037       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7038           !isa<Constant>(FalseVal))
7039         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7040           unsigned OpToFold = 0;
7041           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7042             OpToFold = 1;
7043           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7044             OpToFold = 2;
7045           }
7046
7047           if (OpToFold) {
7048             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7049             Instruction *NewSel =
7050               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7051             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7052             NewSel->takeName(TVI);
7053             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7054               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7055             else {
7056               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7057             }
7058           }
7059         }
7060
7061     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7062       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7063           !isa<Constant>(TrueVal))
7064         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7065           unsigned OpToFold = 0;
7066           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7067             OpToFold = 1;
7068           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7069             OpToFold = 2;
7070           }
7071
7072           if (OpToFold) {
7073             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7074             Instruction *NewSel =
7075               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7076             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7077             NewSel->takeName(FVI);
7078             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7079               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7080             else
7081               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7082           }
7083         }
7084   }
7085
7086   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7087     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7088     SI.setOperand(1, FalseVal);
7089     SI.setOperand(2, TrueVal);
7090     return &SI;
7091   }
7092
7093   return 0;
7094 }
7095
7096 /// GetKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that we can
7097 /// determine, return it, otherwise return 0.
7098 static unsigned GetKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD) {
7099   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7100     unsigned Align = GV->getAlignment();
7101     if (Align == 0 && TD) 
7102       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7103     return Align;
7104   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7105     unsigned Align = AI->getAlignment();
7106     if (Align == 0 && TD) {
7107       if (isa<AllocaInst>(AI))
7108         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7109       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7110         // Malloc returns maximally aligned memory.
7111         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7112         Align =
7113           std::max(Align,
7114                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7115         Align =
7116           std::max(Align,
7117                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7118       }
7119     }
7120     return Align;
7121   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7122              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7123               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7124     User *CI = cast<User>(V);
7125     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
7126       return GetKnownAlignment(CI->getOperand(0), TD);
7127     return 0;
7128   } else if (isa<GetElementPtrInst>(V) ||
7129              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7130               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)) {
7131     User *GEPI = cast<User>(V);
7132     unsigned BaseAlignment = GetKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD);
7133     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7134     
7135     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7136     bool AllZeroOperands = true;
7137     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7138       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7139           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7140         AllZeroOperands = false;
7141         break;
7142       }
7143     if (AllZeroOperands)
7144       return BaseAlignment;
7145     
7146     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7147     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7148     // least as much as its type requires.
7149     if (!TD) return 0;
7150
7151     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7152     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7153     if (TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType())
7154         <= BaseAlignment) {
7155       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7156       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7157       return TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType());
7158     }
7159     return 0;
7160   }
7161   return 0;
7162 }
7163
7164
7165 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7166 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7167 /// the heavy lifting.
7168 ///
7169 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7170   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7171   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7172   
7173   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7174   // visitCallSite.
7175   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7176     bool Changed = false;
7177
7178     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7179     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7180       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7181
7182       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7183         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7184           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7185           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7186           // alignment is sufficient.
7187         }
7188     }
7189
7190     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7191     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7192     // into a call to memcpy.
7193     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7194       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7195         if (GVSrc->isConstant()) {
7196           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7197           const char *Name;
7198           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7199               Type::Int32Ty)
7200             Name = "llvm.memcpy.i32";
7201           else
7202             Name = "llvm.memcpy.i64";
7203           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7204                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7205           CI.setOperand(0, MemCpy);
7206           Changed = true;
7207         }
7208     }
7209
7210     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7211     // set, update the alignment.
7212     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7213       unsigned Alignment1 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7214       unsigned Alignment2 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7215       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7216       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7217         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7218         Changed = true;
7219       }
7220     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7221       unsigned Alignment = GetKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7222       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7223         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7224         Changed = true;
7225       }
7226     }
7227           
7228     if (Changed) return II;
7229   } else {
7230     switch (II->getIntrinsicID()) {
7231     default: break;
7232     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7233     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7234     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7235     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7236     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7237       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7238       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7239       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7240         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7241                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7242         return new LoadInst(Ptr);
7243       }
7244       break;
7245     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7246     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7247       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7248       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(2), TD) >= 16) {
7249         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7250         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7251                                       OpPtrTy, CI);
7252         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7253       }
7254       break;
7255     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7256     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7257     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7258     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7259       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7260       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7261         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7262         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7263                                       OpPtrTy, CI);
7264         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7265       }
7266       break;
7267       
7268     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7269       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7270       // we can simplify the input based on that, do so now.
7271       uint64_t UndefElts;
7272       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7273                                                 UndefElts)) {
7274         II->setOperand(1, V);
7275         return II;
7276       }
7277       break;
7278     }
7279       
7280     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7281       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7282       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7283         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7284         
7285         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7286         bool AllEltsOk = true;
7287         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7288           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7289               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7290             AllEltsOk = false;
7291             break;
7292           }
7293         }
7294         
7295         if (AllEltsOk) {
7296           // Cast the input vectors to byte vectors.
7297           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7298                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
7299           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
7300                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
7301           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
7302           
7303           // Only extract each element once.
7304           Value *ExtractedElts[32];
7305           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
7306           
7307           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7308             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
7309               continue;
7310             unsigned Idx =cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
7311             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
7312             
7313             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
7314               Instruction *Elt = 
7315                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
7316               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
7317               ExtractedElts[Idx] = Elt;
7318             }
7319           
7320             // Insert this value into the result vector.
7321             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
7322             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
7323           }
7324           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
7325         }
7326       }
7327       break;
7328
7329     case Intrinsic::stackrestore: {
7330       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
7331       // happen when variable allocas are DCE'd.
7332       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
7333         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
7334           BasicBlock::iterator BI = SS;
7335           if (&*++BI == II)
7336             return EraseInstFromFunction(CI);
7337         }
7338       }
7339       
7340       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
7341       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
7342       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
7343       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
7344         BasicBlock::iterator BI = II;
7345         bool CannotRemove = false;
7346         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
7347           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
7348               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
7349             CannotRemove = true;
7350             break;
7351           }
7352         }
7353         if (!CannotRemove)
7354           return EraseInstFromFunction(CI);
7355       }
7356       break;
7357     }
7358     }
7359   }
7360
7361   return visitCallSite(II);
7362 }
7363
7364 // InvokeInst simplification
7365 //
7366 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
7367   return visitCallSite(&II);
7368 }
7369
7370 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
7371 //
7372 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
7373   bool Changed = false;
7374
7375   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
7376   // to the arguments of the call/invoke.
7377   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
7378
7379   Value *Callee = CS.getCalledValue();
7380
7381   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
7382     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
7383       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
7384       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
7385       // be unreachable, as the call is undefined.
7386       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7387                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
7388       if (!OldCall->use_empty())
7389         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
7390       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
7391         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
7392       return 0;
7393     }
7394
7395   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
7396     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
7397     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
7398     // that we can't modify the CFG here.
7399     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
7400                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
7401                   CS.getInstruction());
7402
7403     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
7404       CS.getInstruction()->
7405         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
7406
7407     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
7408       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
7409       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7410                      ConstantInt::getTrue(), II);
7411     }
7412     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
7413   }
7414
7415   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
7416   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
7417   if (FTy->isVarArg()) {
7418     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
7419     // the call.
7420     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
7421            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
7422       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
7423         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
7424         // area, we can eliminate the use of the cast.
7425         Value *Op = CI->getOperand(0);
7426         if (CI->isLosslessCast()) {
7427           *I = Op;
7428           Changed = true;
7429         }
7430       }
7431   }
7432
7433   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
7434 }
7435
7436 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
7437 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
7438 //
7439 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
7440   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
7441   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
7442   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
7443       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
7444     return false;
7445   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
7446   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
7447
7448   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
7449   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
7450   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
7451   //
7452   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
7453   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
7454
7455   // Check to see if we are changing the return type...
7456   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
7457     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
7458         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
7459         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
7460           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
7461       return false;   // Cannot transform this return value.
7462
7463     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
7464     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
7465     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
7466     // the critical edge).  Bail out in this case.
7467     if (!Caller->use_empty())
7468       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
7469         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
7470              UI != E; ++UI)
7471           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
7472             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
7473                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
7474               return false;
7475   }
7476
7477   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
7478   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
7479
7480   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
7481   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
7482     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7483     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
7484     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
7485     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
7486     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
7487       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
7488       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
7489        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
7490       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
7491        && c->getValue().isStrictlyPositive());
7492     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
7493   }
7494
7495   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
7496       Callee->isDeclaration())
7497     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
7498
7499   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
7500   // inserting cast instructions as necessary...
7501   std::vector<Value*> Args;
7502   Args.reserve(NumActualArgs);
7503
7504   AI = CS.arg_begin();
7505   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
7506     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
7507     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
7508       Args.push_back(*AI);
7509     } else {
7510       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
7511           false, ParamTy, false);
7512       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
7513       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
7514     }
7515   }
7516
7517   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
7518   // now...
7519   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
7520     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
7521
7522   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
7523   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
7524     if (!FT->isVarArg()) {
7525       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
7526            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
7527     } else {
7528       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
7529       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
7530         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
7531         if (PTy != (*AI)->getType()) {
7532           // Must promote to pass through va_arg area!
7533           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
7534                                                                 PTy, false);
7535           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
7536           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
7537           Args.push_back(Cast);
7538         } else {
7539           Args.push_back(*AI);
7540         }
7541       }
7542     }
7543
7544   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
7545     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
7546
7547   Instruction *NC;
7548   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7549     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
7550                         &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
7551     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
7552   } else {
7553     NC = new CallInst(Callee, &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
7554     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
7555       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
7556    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
7557   }
7558
7559   // Insert a cast of the return type as necessary.
7560   Value *NV = NC;
7561   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
7562     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
7563       const Type *CallerTy = Caller->getType();
7564       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
7565                                                             CallerTy, false);
7566       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
7567
7568       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
7569       // non-phi, instruction in the normal successor block.
7570       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
7571         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
7572         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
7573         InsertNewInstBefore(NC, *I);
7574       } else {
7575         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
7576         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
7577       }
7578       AddUsersToWorkList(*Caller);
7579     } else {
7580       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
7581     }
7582   }
7583
7584   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
7585     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
7586   Caller->eraseFromParent();
7587   RemoveFromWorkList(Caller);
7588   return true;
7589 }
7590
7591 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
7592 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
7593 /// and a single binop.
7594 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
7595   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
7596   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
7597          isa<CmpInst>(FirstInst));
7598   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
7599   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
7600   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
7601     
7602   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
7603   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
7604   
7605   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
7606   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
7607   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
7608     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7609     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
7610         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
7611         // types or GEP's with different index types.
7612         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
7613         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
7614       return 0;
7615
7616     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
7617     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
7618       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
7619           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
7620         return 0;
7621     
7622     // Keep track of which operand needs a phi node.
7623     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
7624     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
7625   }
7626   
7627   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
7628
7629   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
7630   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
7631   // hide them behind a phi.
7632   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
7633     return 0;
7634   
7635   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
7636   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
7637   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
7638   if (LHSVal == 0) {
7639     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
7640     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7641     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
7642     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
7643     LHSVal = NewLHS;
7644   }
7645   
7646   if (RHSVal == 0) {
7647     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
7648     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7649     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
7650     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
7651     RHSVal = NewRHS;
7652   }
7653   
7654   // Add all operands to the new PHIs.
7655   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7656     if (NewLHS) {
7657       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
7658       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
7659     }
7660     if (NewRHS) {
7661       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
7662       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
7663     }
7664   }
7665     
7666   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
7667     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
7668   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
7669     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
7670                            RHSVal);
7671   else {
7672     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
7673     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
7674   }
7675 }
7676
7677 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
7678 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
7679 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
7680 /// block it is in.
7681 ///
7682 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
7683 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
7684 /// to a register.
7685 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
7686   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
7687   
7688   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
7689     if (BBI->mayWriteToMemory())
7690       return false;
7691   
7692   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
7693   // profitable to do this xform.
7694   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
7695     bool isAddressTaken = false;
7696     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
7697          UI != E; ++UI) {
7698       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
7699       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
7700         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
7701         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
7702       }
7703       isAddressTaken = true;
7704       break;
7705     }
7706     
7707     if (!isAddressTaken)
7708       return false;
7709   }
7710   
7711   return true;
7712 }
7713
7714
7715 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
7716 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
7717 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
7718 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
7719   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
7720
7721   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
7722   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
7723   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
7724   // code size and simplifying code.
7725   Constant *ConstantOp = 0;
7726   const Type *CastSrcTy = 0;
7727   bool isVolatile = false;
7728   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
7729     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
7730   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
7731     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
7732     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
7733     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
7734     if (ConstantOp == 0)
7735       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
7736   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
7737     isVolatile = LI->isVolatile();
7738     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
7739     // load and the PHI.
7740     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
7741         !isSafeToSinkLoad(LI))
7742       return 0;
7743   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
7744     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
7745       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
7746     // Can't handle general GEPs yet.
7747     return 0;
7748   } else {
7749     return 0;  // Cannot fold this operation.
7750   }
7751
7752   // Check to see if all arguments are the same operation.
7753   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7754     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
7755     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
7756     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
7757       return 0;
7758     if (CastSrcTy) {
7759       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
7760         return 0;  // Cast operation must match.
7761     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
7762       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
7763       // the load and the PHI.
7764       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
7765           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
7766           !isSafeToSinkLoad(LI))
7767         return 0;
7768     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
7769       return 0;
7770     }
7771   }
7772
7773   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
7774   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
7775   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
7776                                PN.getName()+".in");
7777   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
7778
7779   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
7780   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
7781
7782   // Add all operands to the new PHI.
7783   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7784     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
7785     if (NewInVal != InVal)
7786       InVal = 0;
7787     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
7788   }
7789
7790   Value *PhiVal;
7791   if (InVal) {
7792     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
7793     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
7794     PhiVal = InVal;
7795     delete NewPN;
7796   } else {
7797     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
7798     PhiVal = NewPN;
7799   }
7800
7801   // Insert and return the new operation.
7802   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
7803     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
7804   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
7805     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
7806   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
7807     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
7808   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
7809     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
7810                            PhiVal, ConstantOp);
7811   else
7812     assert(0 && "Unknown operation");
7813   return 0;
7814 }
7815
7816 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
7817 /// that is dead.
7818 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
7819                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
7820   if (PN->use_empty()) return true;
7821   if (!PN->hasOneUse()) return false;
7822
7823   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
7824   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
7825     return true;
7826
7827   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
7828     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
7829
7830   return false;
7831 }
7832
7833 // PHINode simplification
7834 //
7835 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
7836   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
7837   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
7838   
7839   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
7840     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
7841
7842   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
7843   // reducing code size.
7844   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
7845       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
7846     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
7847       return Result;
7848
7849   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
7850   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
7851   // PHI)... break the cycle.
7852   if (PN.hasOneUse()) {
7853     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
7854     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
7855       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
7856       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
7857       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
7858         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
7859     }
7860    
7861     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
7862     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
7863     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
7864     // common case here is good because the only other things that catch this
7865     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
7866     // late.
7867     if (PHIUser->hasOneUse() &&
7868         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
7869         PHIUser->use_back() == &PN) {
7870       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
7871     }
7872   }
7873
7874   return 0;
7875 }
7876
7877 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
7878                                    Instruction *InsertPoint,
7879                                    InstCombiner *IC) {
7880   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
7881   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7882   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
7883   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
7884   // used for address computation.
7885   Instruction::CastOps opcode = 
7886      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
7887       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
7888   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
7889 }
7890
7891
7892 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
7893   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
7894   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
7895   // If so, eliminate the noop.
7896   if (GEP.getNumOperands() == 1)
7897     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
7898
7899   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
7900     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
7901
7902   bool HasZeroPointerIndex = false;
7903   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
7904     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
7905
7906   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
7907     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
7908
7909   // Keep track of whether all indices are zero constants integers.
7910   bool AllZeroIndices = true;
7911   
7912   // Eliminate unneeded casts for indices.
7913   bool MadeChange = false;
7914   
7915   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
7916   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
7917     // Track whether this GEP has all zero indices, if so, it doesn't move the
7918     // input pointer, it just changes its type.
7919     if (AllZeroIndices) {
7920       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(i)))
7921         AllZeroIndices = CI->isNullValue();
7922       else
7923         AllZeroIndices = false;
7924     }
7925     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
7926       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
7927         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
7928             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
7929           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
7930           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
7931           // is a 32-bit pointer target.
7932           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
7933             MadeChange = true;
7934             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
7935           }
7936         }
7937       }
7938       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
7939       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
7940       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
7941       // obvious.
7942       Value *Op = GEP.getOperand(i);
7943       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
7944         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
7945           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
7946           MadeChange = true;
7947         } else {
7948           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
7949                                 GEP);
7950           GEP.setOperand(i, Op);
7951           MadeChange = true;
7952         }
7953     }
7954   }
7955   if (MadeChange) return &GEP;
7956
7957   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
7958   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
7959   // real input to the dest type.
7960   if (AllZeroIndices && isa<BitCastInst>(GEP.getOperand(0)))
7961     return new BitCastInst(cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))->getOperand(0),
7962                            GEP.getType());
7963     
7964   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
7965   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
7966   // getelementptr instructions into a single instruction.
7967   //
7968   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
7969   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
7970     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
7971
7972   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
7973     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
7974     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
7975     // avoids us creating a TON of code in some cases.
7976     //
7977     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
7978         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
7979       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
7980
7981     SmallVector<Value*, 8> Indices;
7982
7983     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
7984     bool EndsWithSequential = false;
7985     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
7986            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
7987       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
7988
7989     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
7990     if (EndsWithSequential) {
7991       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
7992       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
7993       //
7994       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
7995       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
7996         Sum = GO1;
7997       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
7998         Sum = SO1;
7999       } else {
8000         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8001         // target's pointer size.
8002         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8003           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8004             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8005           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8006             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8007           } else {
8008             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8009             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8010               // Convert GO1 to SO1's type.
8011               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8012
8013             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8014               // Convert SO1 to GO1's type.
8015               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8016             } else {
8017               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8018               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8019               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8020             }
8021           }
8022         }
8023         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8024           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8025         else {
8026           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8027           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8028         }
8029       }
8030
8031       // Recycle the GEP we already have if possible.
8032       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8033         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8034         GEP.setOperand(1, Sum);
8035         return &GEP;
8036       } else {
8037         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8038                        SrcGEPOperands.end()-1);
8039         Indices.push_back(Sum);
8040         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8041       }
8042     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8043                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8044                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8045       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8046       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8047                      SrcGEPOperands.end());
8048       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8049     }
8050
8051     if (!Indices.empty())
8052       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], &Indices[0],
8053                                    Indices.size(), GEP.getName());
8054
8055   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8056     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8057     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8058
8059     // Scan for nonconstants...
8060     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8061     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8062     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8063       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8064
8065     if (I == E) {  // If they are all constants...
8066       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8067                                                     &Indices[0],Indices.size());
8068
8069       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8070       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8071     }
8072   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8073     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8074       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8075     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8076       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8077       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8078       //
8079       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8080       //
8081       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8082       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8083       if (const ArrayType *XATy =
8084           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8085         if (const ArrayType *CATy =
8086             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8087           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8088             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8089             // to an array of the same type as the destination pointer
8090             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8091             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8092             GEP.setOperand(0, X);
8093             return &GEP;
8094           }
8095     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8096       // Transform things like:
8097       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8098       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8099       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8100       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8101       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8102           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8103           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8104         Value *V = InsertNewInstBefore(
8105                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
8106                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
8107         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8108         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8109       }
8110       
8111       // Transform things like:
8112       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8113       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8114       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8115       
8116       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8117           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8118         uint64_t ArrayEltSize =
8119             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8120         
8121         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8122         // allow either a mul, shift, or constant here.
8123         Value *NewIdx = 0;
8124         ConstantInt *Scale = 0;
8125         if (ArrayEltSize == 1) {
8126           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8127           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8128         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8129           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8130           Scale = CI;
8131         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8132           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8133               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8134             unsigned ShAmt =
8135               cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))->getZExtValue();
8136             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
8137             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8138           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8139                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8140             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8141             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8142           }
8143         }
8144
8145         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8146         // out, perform the transformation.
8147         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8148           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8149             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8150                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8151           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8152             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8153                                                        true /*SExt*/);
8154             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8155             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8156           }
8157
8158           // Insert the new GEP instruction.
8159           Instruction *NewGEP =
8160             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
8161                                   NewIdx, GEP.getName());
8162           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8163           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8164           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8165         }
8166       }
8167     }
8168   }
8169
8170   return 0;
8171 }
8172
8173 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8174   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8175   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8176     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8177       const Type *NewTy = 
8178         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8179       AllocationInst *New = 0;
8180
8181       // Create and insert the replacement instruction...
8182       if (isa<MallocInst>(AI))
8183         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8184       else {
8185         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8186         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8187       }
8188
8189       InsertNewInstBefore(New, AI);
8190
8191       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8192       // allocas if possible...
8193       //
8194       BasicBlock::iterator It = New;
8195       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8196
8197       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8198       // insert our getelementptr instruction...
8199       //
8200       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8201       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
8202                                        New->getName()+".sub", It);
8203
8204       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8205       // allocation.
8206       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8207     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8208       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8209     }
8210
8211   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8212   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8213   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8214   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8215       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8216     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8217
8218   return 0;
8219 }
8220
8221 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8222   Value *Op = FI.getOperand(0);
8223
8224   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8225   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
8226     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
8227       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8228       return &FI;
8229     }
8230
8231   // free undef -> unreachable.
8232   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8233     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8234     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8235                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8236     return EraseInstFromFunction(FI);
8237   }
8238
8239   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8240   // when lots of inlining happens.
8241   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8242     return EraseInstFromFunction(FI);
8243
8244   return 0;
8245 }
8246
8247
8248 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8249 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8250   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8251   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8252
8253   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8254   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8255     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8256
8257     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8258          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8259       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8260       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8261       // constants.
8262       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8263         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8264           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8265             Value *Idxs[2];
8266             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8267             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8268             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8269             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8270           }
8271
8272       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8273             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8274           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8275           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8276           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8277           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8278                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8279
8280         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8281         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8282         // the result of the loaded value.
8283         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8284                                                              CI->getName(),
8285                                                          LI.isVolatile()),LI);
8286         // Now cast the result of the load.
8287         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8288       }
8289     }
8290   }
8291   return 0;
8292 }
8293
8294 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8295 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8296 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8297 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8298 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8299   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8300   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8301
8302   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8303   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8304   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8305   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8306   // the load entirely).
8307   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8308
8309   while (BBI != E) {
8310     --BBI;
8311
8312     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8313       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8314     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8315       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8316
8317   }
8318   return false;
8319 }
8320
8321 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
8322   Value *Op = LI.getOperand(0);
8323
8324   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
8325   if (isa<CastInst>(Op))
8326     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8327       return Res;
8328
8329   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
8330   if (LI.isVolatile()) return 0;
8331   
8332   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
8333     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
8334     // If the instruction immediately before this is a store to the same
8335     // address, do a simple form of store->load forwarding.
8336     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8337       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
8338         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
8339     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
8340       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
8341         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
8342   }
8343
8344   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
8345     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
8346         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
8347       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8348       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8349       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8350       // CFG.
8351       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8352                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8353       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8354     }
8355
8356   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8357     // load null/undef -> undef
8358     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
8359       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
8360       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
8361       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
8362       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8363                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8364       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8365     }
8366
8367     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
8368     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
8369       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8370         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
8371
8372     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
8373     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
8374       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
8375         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
8376           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
8377             if (Constant *V = 
8378                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
8379               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
8380         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
8381           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
8382           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
8383           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
8384           // CFG.
8385           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
8386                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
8387           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
8388         }
8389
8390       } else if (CE->isCast()) {
8391         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
8392           return Res;
8393       }
8394   }
8395
8396   if (Op->hasOneUse()) {
8397     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
8398     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
8399     // exposes redundancy in the code.
8400     //
8401     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
8402     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
8403     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
8404     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
8405     // unconditionally.
8406     //
8407     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
8408       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
8409       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
8410           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
8411         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
8412                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
8413         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
8414                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
8415         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
8416       }
8417
8418       // load (select (cond, null, P)) -> load P
8419       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
8420         if (C->isNullValue()) {
8421           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
8422           return &LI;
8423         }
8424
8425       // load (select (cond, P, null)) -> load P
8426       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
8427         if (C->isNullValue()) {
8428           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
8429           return &LI;
8430         }
8431     }
8432   }
8433   return 0;
8434 }
8435
8436 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
8437 /// when possible.
8438 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
8439   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
8440   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8441
8442   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8443   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8444     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8445
8446     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
8447       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8448       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8449       // constants.
8450       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8451         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8452           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8453             Value* Idxs[2];
8454             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8455             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8456             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8457             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8458           }
8459
8460       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
8461           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8462                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8463
8464         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8465         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
8466         // the store, cast the value to be stored.
8467         Value *NewCast;
8468         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
8469         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
8470         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
8471         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
8472         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
8473           if (CastSrcTy->isInteger())
8474             opcode = Instruction::IntToPtr;
8475         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
8476           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
8477             opcode = Instruction::PtrToInt;
8478         }
8479         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
8480           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
8481         else
8482           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
8483             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
8484             SI);
8485         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
8486       }
8487     }
8488   }
8489   return 0;
8490 }
8491
8492 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
8493   Value *Val = SI.getOperand(0);
8494   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
8495
8496   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
8497     EraseInstFromFunction(SI);
8498     ++NumCombined;
8499     return 0;
8500   }
8501   
8502   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
8503   // alloca dead.
8504   if (Ptr->hasOneUse()) {
8505     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
8506       EraseInstFromFunction(SI);
8507       ++NumCombined;
8508       return 0;
8509     }
8510     
8511     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
8512       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
8513           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
8514         EraseInstFromFunction(SI);
8515         ++NumCombined;
8516         return 0;
8517       }
8518   }
8519
8520   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
8521   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
8522   // situation often occurs with bitfield accesses.
8523   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
8524   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
8525        --ScanInsts) {
8526     --BBI;
8527     
8528     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
8529       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
8530       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
8531         ++NumDeadStore;
8532         ++BBI;
8533         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
8534         continue;
8535       }
8536       break;
8537     }
8538     
8539     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
8540     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
8541     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
8542     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8543       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr) {
8544         EraseInstFromFunction(SI);
8545         ++NumCombined;
8546         return 0;
8547       }
8548       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
8549       // may not be dead.
8550       break;
8551     }
8552     
8553     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
8554     if (BBI->mayWriteToMemory())
8555       break;
8556   }
8557   
8558   
8559   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
8560
8561   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
8562   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
8563     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
8564       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
8565       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
8566         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
8567       ++NumCombined;
8568     }
8569     return 0;  // Do not modify these!
8570   }
8571
8572   // store undef, Ptr -> noop
8573   if (isa<UndefValue>(Val)) {
8574     EraseInstFromFunction(SI);
8575     ++NumCombined;
8576     return 0;
8577   }
8578
8579   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
8580   // source instead.
8581   if (isa<CastInst>(Ptr))
8582     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
8583       return Res;
8584   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
8585     if (CE->isCast())
8586       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
8587         return Res;
8588
8589   
8590   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
8591   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
8592   BBI = &SI; ++BBI;
8593   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
8594     if (BI->isUnconditional()) {
8595       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
8596       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
8597       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
8598       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
8599
8600       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
8601       BasicBlock *Other = 0;
8602       if (*PI != BI->getParent())
8603         Other = *PI;
8604       ++PI;
8605       if (PI != pred_end(Dest)) {
8606         if (*PI != BI->getParent())
8607           if (Other)
8608             Other = 0;
8609           else
8610             Other = *PI;
8611         if (++PI != pred_end(Dest))
8612           Other = 0;
8613       }
8614       if (Other) {  // If only one other pred...
8615         BBI = Other->getTerminator();
8616         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
8617         // there is an instruction before the branch.
8618         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
8619             BBI != Other->begin()) {
8620           --BBI;
8621           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
8622           
8623           // If this instruction is a store to the same location.
8624           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
8625             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
8626             // node now if we need it.
8627             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
8628             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
8629               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
8630               PN->reserveOperandSpace(2);
8631               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
8632               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
8633               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
8634             }
8635             
8636             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
8637             // insert it.
8638             BBI = Dest->begin();
8639             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
8640             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
8641                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
8642
8643             // Nuke the old stores.
8644             EraseInstFromFunction(SI);
8645             EraseInstFromFunction(*OtherStore);
8646             ++NumCombined;
8647             return 0;
8648           }
8649         }
8650       }
8651     }
8652   
8653   return 0;
8654 }
8655
8656
8657 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
8658   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
8659   Value *X = 0;
8660   BasicBlock *TrueDest;
8661   BasicBlock *FalseDest;
8662   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
8663       !isa<Constant>(X)) {
8664     // Swap Destinations and condition...
8665     BI.setCondition(X);
8666     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
8667     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
8668     return &BI;
8669   }
8670
8671   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
8672   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
8673   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
8674                              TrueDest, FalseDest)))
8675     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
8676          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
8677       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
8678       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
8679       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
8680       NewSCC->takeName(I);
8681       // Swap Destinations and condition...
8682       BI.setCondition(NewSCC);
8683       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
8684       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
8685       RemoveFromWorkList(I);
8686       I->eraseFromParent();
8687       AddToWorkList(NewSCC);
8688       return &BI;
8689     }
8690
8691   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
8692   ICmpInst::Predicate IPred;
8693   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
8694                       TrueDest, FalseDest)))
8695     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
8696          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
8697          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
8698       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
8699       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
8700       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
8701       NewSCC->takeName(I);
8702       // Swap Destinations and condition...
8703       BI.setCondition(NewSCC);
8704       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
8705       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
8706       RemoveFromWorkList(I);
8707       I->eraseFromParent();;
8708       AddToWorkList(NewSCC);
8709       return &BI;
8710     }
8711
8712   return 0;
8713 }
8714
8715 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
8716   Value *Cond = SI.getCondition();
8717   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
8718     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
8719       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
8720         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
8721         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
8722           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
8723                                                 AddRHS));
8724         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
8725         AddToWorkList(I);
8726         return &SI;
8727       }
8728   }
8729   return 0;
8730 }
8731
8732 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
8733 /// is to leave as a vector operation.
8734 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
8735   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
8736     return true;
8737   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
8738     if (isConstant) return true;
8739     // If all elts are the same, we can extract.
8740     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
8741     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
8742       if (C->getOperand(i) != Op0)
8743         return false;
8744     return true;
8745   }
8746   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
8747   if (!I) return false;
8748   
8749   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
8750   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
8751   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
8752       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
8753     return true;
8754   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
8755     return true;
8756   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
8757     if (BO->hasOneUse() &&
8758         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
8759          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
8760       return true;
8761   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
8762     if (CI->hasOneUse() &&
8763         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
8764          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
8765       return true;
8766   
8767   return false;
8768 }
8769
8770 /// Read and decode a shufflevector mask.
8771 ///
8772 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
8773 /// elements in the input.
8774 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
8775   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
8776   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
8777     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
8778   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
8779     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
8780
8781   std::vector<unsigned> Result;
8782   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
8783   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
8784     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
8785       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
8786     else
8787       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
8788   return Result;
8789 }
8790
8791 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
8792 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
8793 /// extracted from the vector.
8794 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
8795   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
8796   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
8797   unsigned Width = PTy->getNumElements();
8798   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
8799     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8800   
8801   if (isa<UndefValue>(V))
8802     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8803   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
8804     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
8805   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
8806     return CP->getOperand(EltNo);
8807   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
8808     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
8809     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
8810       return 0;
8811     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
8812     
8813     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
8814     // inserted value.
8815     if (EltNo == IIElt) 
8816       return III->getOperand(1);
8817     
8818     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
8819     // vector input.
8820     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
8821   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
8822     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
8823     if (InEl < Width)
8824       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
8825     else if (InEl < Width*2)
8826       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
8827     else
8828       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
8829   }
8830   
8831   // Otherwise, we don't know.
8832   return 0;
8833 }
8834
8835 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
8836
8837   // If packed val is undef, replace extract with scalar undef.
8838   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
8839     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
8840
8841   // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0.
8842   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
8843     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
8844   
8845   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
8846     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
8847     // with that operand
8848     Constant *op0 = C->getOperand(0);
8849     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
8850       if (C->getOperand(i) != op0) {
8851         op0 = 0; 
8852         break;
8853       }
8854     if (op0)
8855       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
8856   }
8857   
8858   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
8859   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
8860   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
8861     // This instruction only demands the single element from the input vector.
8862     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
8863     // property.
8864     uint64_t IndexVal = IdxC->getZExtValue();
8865     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse()) {
8866       uint64_t UndefElts;
8867       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
8868                                                 1 << IndexVal,
8869                                                 UndefElts)) {
8870         EI.setOperand(0, V);
8871         return &EI;
8872       }
8873     }
8874     
8875     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
8876       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
8877   }
8878   
8879   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
8880     if (I->hasOneUse()) {
8881       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
8882       // profitable to do so
8883       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
8884         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
8885         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
8886           ExtractElementInst *newEI0 = 
8887             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
8888                                    EI.getName()+".lhs");
8889           ExtractElementInst *newEI1 =
8890             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
8891                                    EI.getName()+".rhs");
8892           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
8893           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
8894           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
8895         }
8896       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
8897         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
8898                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
8899         GetElementPtrInst *GEP = 
8900           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
8901         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
8902         return new LoadInst(GEP);
8903       }
8904     }
8905     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
8906       // Extracting the inserted element?
8907       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
8908         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
8909       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
8910       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
8911       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
8912           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
8913         AddUsesToWorkList(EI);
8914         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
8915         return &EI;
8916       }
8917     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
8918       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
8919       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
8920       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
8921         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
8922         Value *Src;
8923         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
8924           Src = SVI->getOperand(0);
8925         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
8926           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
8927           Src = SVI->getOperand(1);
8928         } else {
8929           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
8930         }
8931         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
8932       }
8933     }
8934   }
8935   return 0;
8936 }
8937
8938 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
8939 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
8940 /// Otherwise, return false.
8941 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
8942                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
8943   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
8944          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
8945   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
8946
8947   if (isa<UndefValue>(V)) {
8948     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
8949     return true;
8950   } else if (V == LHS) {
8951     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
8952       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
8953     return true;
8954   } else if (V == RHS) {
8955     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
8956       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
8957     return true;
8958   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
8959     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
8960     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
8961     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
8962     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
8963     
8964     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
8965       return false;
8966     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
8967     
8968     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
8969       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
8970       // transitively ok.
8971       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
8972         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
8973         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
8974         return true;
8975       }      
8976     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
8977       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
8978           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
8979         unsigned ExtractedIdx =
8980           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
8981         
8982         // This must be extracting from either LHS or RHS.
8983         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
8984           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
8985           // transitively ok.
8986           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
8987             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
8988             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
8989               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
8990                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
8991             } else {
8992               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
8993               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
8994                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
8995               
8996             }
8997             return true;
8998           }
8999         }
9000       }
9001     }
9002   }
9003   // TODO: Handle shufflevector here!
9004   
9005   return false;
9006 }
9007
9008 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9009 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9010 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9011 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9012                                      Value *&RHS) {
9013   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9014          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9015          "Invalid shuffle!");
9016   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9017
9018   if (isa<UndefValue>(V)) {
9019     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9020     return V;
9021   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9022     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9023     return V;
9024   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9025     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9026     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9027     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9028     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9029     
9030     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9031       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9032           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9033         unsigned ExtractedIdx =
9034           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9035         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9036         
9037         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9038         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9039         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9040           RHS = EI->getOperand(0);
9041           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9042           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9043             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9044           return V;
9045         }
9046         
9047         if (VecOp == RHS) {
9048           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9049           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9050           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9051             if (i != InsertedIdx)
9052               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9053           }
9054           return V;
9055         }
9056         
9057         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9058         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9059         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9060           return EI->getOperand(0);
9061         
9062       }
9063     }
9064   }
9065   // TODO: Handle shufflevector here!
9066   
9067   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9068   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9069     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9070   return V;
9071 }
9072
9073 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9074   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9075   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9076   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9077   
9078   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9079   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9080   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9081     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9082         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9083       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9084       unsigned ExtractedIdx=cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9085       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9086       
9087       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9088         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9089       
9090       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9091         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9092       
9093       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9094       // back into the same place, just use the input vector.
9095       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9096         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9097       
9098       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9099       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9100       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9101       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9102       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9103         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9104         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9105         // Build a new shuffle mask.
9106         std::vector<Constant*> Mask;
9107         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9108           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9109         else {
9110           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9111           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9112                                                        NumVectorElts));
9113         } 
9114         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9115         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9116                                      ConstantVector::get(Mask));
9117       }
9118       
9119       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9120       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9121       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9122         std::vector<Constant*> Mask;
9123         Value *RHS = 0;
9124         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9125         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9126         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9127         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9128       }
9129     }
9130   }
9131
9132   return 0;
9133 }
9134
9135
9136 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9137   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9138   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9139   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9140
9141   bool MadeChange = false;
9142   
9143   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9144   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9145     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9146   
9147   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9148   // the undef, change them to undefs.
9149   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9150     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9151     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9152     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9153       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9154         Mask[i] = 2*e;
9155         MadeChange = true;
9156       }
9157     }
9158     
9159     if (MadeChange) {
9160       // Remap any references to RHS to use LHS.
9161       std::vector<Constant*> Elts;
9162       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9163         if (Mask[i] == 2*e)
9164           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9165         else
9166           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9167       }
9168       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9169     }
9170   }
9171   
9172   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9173   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9174   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9175     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9176       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9177       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9178     }
9179     
9180     // Remap any references to RHS to use LHS.
9181     std::vector<Constant*> Elts;
9182     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9183       if (Mask[i] >= 2*e)
9184         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9185       else {
9186         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9187             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
9188           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9189         else
9190           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
9191         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9192       }
9193     }
9194     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9195     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9196     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9197     LHS = SVI.getOperand(0);
9198     RHS = SVI.getOperand(1);
9199     MadeChange = true;
9200   }
9201   
9202   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9203   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9204     
9205   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9206     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9207     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9208     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9209       
9210     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9211     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9212   }
9213
9214   // Eliminate identity shuffles.
9215   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9216   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9217   
9218   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9219   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9220   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9221   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9222   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9223   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9224   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9225   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9226   // (splat(splat)) -> splat.
9227   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9228     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9229       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9230
9231       std::vector<unsigned> NewMask;
9232       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9233         if (Mask[i] >= 2*e)
9234           NewMask.push_back(2*e);
9235         else
9236           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9237       
9238       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9239       // the replacement.
9240       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9241         std::vector<Constant*> Elts;
9242         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9243           if (NewMask[i] >= e*2) {
9244             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9245           } else {
9246             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9247           }
9248         }
9249         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9250                                      LHSSVI->getOperand(1),
9251                                      ConstantVector::get(Elts));
9252       }
9253     }
9254   }
9255
9256   return MadeChange ? &SVI : 0;
9257 }
9258
9259
9260
9261
9262 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9263 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9264 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9265 /// end of its block.
9266 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
9267   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
9268
9269   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
9270   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
9271
9272   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
9273   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
9274         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
9275     return false;
9276
9277   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
9278   // the end of block that could change the value.
9279   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9280     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
9281          Scan != E; ++Scan)
9282       if (Scan->mayWriteToMemory())
9283         return false;
9284   }
9285
9286   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
9287   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
9288
9289   I->moveBefore(InsertPos);
9290   ++NumSunkInst;
9291   return true;
9292 }
9293
9294
9295 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
9296 /// all reachable code to the worklist.
9297 ///
9298 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
9299 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
9300 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
9301 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
9302 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
9303 ///
9304 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
9305                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
9306                                        InstCombiner &IC,
9307                                        const TargetData *TD) {
9308   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
9309   Worklist.push_back(BB);
9310
9311   while (!Worklist.empty()) {
9312     BB = Worklist.back();
9313     Worklist.pop_back();
9314     
9315     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
9316     if (!Visited.insert(BB)) continue;
9317     
9318     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
9319       Instruction *Inst = BBI++;
9320       
9321       // DCE instruction if trivially dead.
9322       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
9323         ++NumDeadInst;
9324         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
9325         Inst->eraseFromParent();
9326         continue;
9327       }
9328       
9329       // ConstantProp instruction if trivially constant.
9330       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
9331         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
9332         Inst->replaceAllUsesWith(C);
9333         ++NumConstProp;
9334         Inst->eraseFromParent();
9335         continue;
9336       }
9337       
9338       IC.AddToWorkList(Inst);
9339     }
9340
9341     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
9342     // constant, only visit the reachable successor.
9343     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
9344     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
9345       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
9346         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
9347         Worklist.push_back(BI->getSuccessor(!CondVal));
9348         continue;
9349       }
9350     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
9351       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
9352         // See if this is an explicit destination.
9353         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9354           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
9355             Worklist.push_back(SI->getSuccessor(i));
9356             continue;
9357           }
9358         
9359         // Otherwise it is the default destination.
9360         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
9361         continue;
9362       }
9363     }
9364     
9365     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
9366       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
9367   }
9368 }
9369
9370 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
9371   bool Changed = false;
9372   TD = &getAnalysis<TargetData>();
9373   
9374   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
9375              << F.getNameStr() << "\n");
9376
9377   {
9378     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
9379     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
9380     // track of which blocks we visit.
9381     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
9382     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
9383
9384     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
9385     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
9386     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
9387     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
9388       if (!Visited.count(BB)) {
9389         Instruction *Term = BB->getTerminator();
9390         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
9391           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
9392
9393           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9394           ++NumDeadInst;
9395
9396           if (!I->use_empty())
9397             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
9398           I->eraseFromParent();
9399         }
9400       }
9401   }
9402
9403   while (!Worklist.empty()) {
9404     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
9405     if (I == 0) continue;  // skip null values.
9406
9407     // Check to see if we can DCE the instruction.
9408     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
9409       // Add operands to the worklist.
9410       if (I->getNumOperands() < 4)
9411         AddUsesToWorkList(*I);
9412       ++NumDeadInst;
9413
9414       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
9415
9416       I->eraseFromParent();
9417       RemoveFromWorkList(I);
9418       continue;
9419     }
9420
9421     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
9422     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
9423       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
9424
9425       // Add operands to the worklist.
9426       AddUsesToWorkList(*I);
9427       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
9428
9429       ++NumConstProp;
9430       I->eraseFromParent();
9431       RemoveFromWorkList(I);
9432       continue;
9433     }
9434
9435     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
9436     if (I->hasOneUse()) {
9437       BasicBlock *BB = I->getParent();
9438       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
9439       if (UserParent != BB) {
9440         bool UserIsSuccessor = false;
9441         // See if the user is one of our successors.
9442         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
9443           if (*SI == UserParent) {
9444             UserIsSuccessor = true;
9445             break;
9446           }
9447
9448         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
9449         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
9450         // otherwise), we can keep going.
9451         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
9452             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
9453           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
9454           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
9455       }
9456     }
9457
9458     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
9459 #ifndef NDEBUG
9460     std::string OrigI;
9461 #endif
9462     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
9463     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
9464       ++NumCombined;
9465       // Should we replace the old instruction with a new one?
9466       if (Result != I) {
9467         DOUT << "IC: Old = " << *I
9468              << "    New = " << *Result;
9469
9470         // Everything uses the new instruction now.
9471         I->replaceAllUsesWith(Result);
9472
9473         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
9474         AddToWorkList(Result);
9475         AddUsersToWorkList(*Result);
9476
9477         // Move the name to the new instruction first.
9478         Result->takeName(I);
9479
9480         // Insert the new instruction into the basic block...
9481         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
9482         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
9483
9484         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
9485           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
9486             ++InsertPos;
9487
9488         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
9489
9490         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
9491         // use counts.
9492         AddUsesToWorkList(*I);
9493
9494         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
9495         // we do not process an instruction that has been deleted.
9496         RemoveFromWorkList(I);
9497
9498         // Erase the old instruction.
9499         InstParent->getInstList().erase(I);
9500       } else {
9501 #ifndef NDEBUG
9502         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
9503              << "    New = " << *I;
9504 #endif
9505
9506         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
9507         // if so, remove it.
9508         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
9509           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
9510           // use counts.
9511           AddUsesToWorkList(*I);
9512
9513           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
9514           // occurrences of this instruction.
9515           RemoveFromWorkList(I);
9516           I->eraseFromParent();
9517         } else {
9518           AddToWorkList(I);
9519           AddUsersToWorkList(*I);
9520         }
9521       }
9522       Changed = true;
9523     }
9524   }
9525
9526   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
9527   return Changed;
9528 }
9529
9530
9531 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
9532   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
9533   
9534   bool EverMadeChange = false;
9535
9536   // Iterate while there is work to do.
9537   unsigned Iteration = 0;
9538   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
9539     EverMadeChange = true;
9540   return EverMadeChange;
9541 }
9542
9543 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
9544   return new InstCombiner();
9545 }
9546