dc15486556af84f32a69e6aad86003ccea000fbc
[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 <set>
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     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t DemandedMask, 
323                               uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
324                               unsigned Depth = 0);
325
326     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
327                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
328                               unsigned Depth = 0);
329
330     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
331                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
332       
333     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
334     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
335     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
336     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
337
338     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
339     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
340     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
341     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
342     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
343     
344     
345     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
346                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
347     
348     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
349                               bool isSub, Instruction &I);
350     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
351                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
352     Instruction *PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI, AllocationInst &AI);
353     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
354
355     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
356   };
357
358   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
359 }
360
361 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
362 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
363 static unsigned getComplexity(Value *V) {
364   if (isa<Instruction>(V)) {
365     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
366       return 3;
367     return 4;
368   }
369   if (isa<Argument>(V)) return 3;
370   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
371 }
372
373 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
374 // it.
375 static bool isOnlyUse(Value *V) {
376   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
377 }
378
379 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
380 // though a va_arg area...
381 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
382   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
383     if (ITy->getBitWidth() < 32)
384       return Type::Int32Ty;
385   } else if (Ty == Type::FloatTy)
386     return Type::DoubleTy;
387   return Ty;
388 }
389
390 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
391 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
392 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
393   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
394     return I->getOperand(0);
395   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
396     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
397       return CE->getOperand(0);
398   return 0;
399 }
400
401 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
402 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
403 static Instruction::CastOps 
404 isEliminableCastPair(
405   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
406   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
407   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
408   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
409 ) {
410   
411   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
412   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
413
414   // Get the opcodes of the two Cast instructions
415   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
416   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
417
418   return Instruction::CastOps(
419       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
420                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
421 }
422
423 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
424 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
425 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
426 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
427                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
428   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
429   
430   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
431   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
432     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
433       return false;
434   return true;
435 }
436
437 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
438 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
439 /// casts that are known to not do anything...
440 ///
441 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
442                                              Value *V, const Type *DestTy,
443                                              Instruction *InsertBefore) {
444   if (V->getType() == DestTy) return V;
445   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
446     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
447   
448   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
449 }
450
451 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
452 // operators:
453 //
454 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
455 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
456 //     binary operators.
457 //
458 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
459 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
460 //
461 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
462   bool Changed = false;
463   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
464     Changed = !I.swapOperands();
465
466   if (!I.isAssociative()) return Changed;
467   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
468   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
469     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
470       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
471         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
472                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
473                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
474         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
475         I.setOperand(1, Folded);
476         return true;
477       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
478         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
479             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
480           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
481           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
482
483           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
484           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
485           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
486                                                     Op1->getOperand(0),
487                                                     Op1->getName(), &I);
488           AddToWorkList(New);
489           I.setOperand(0, New);
490           I.setOperand(1, Folded);
491           return true;
492         }
493     }
494   return Changed;
495 }
496
497 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
498 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
499 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
500 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
501   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
502     return false;
503   I.swapOperands();
504   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
505   return true;
506 }
507
508 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
509 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
510 //
511 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
512   if (BinaryOperator::isNeg(V))
513     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
514
515   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
516   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
517     return ConstantExpr::getNeg(C);
518   return 0;
519 }
520
521 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
522   if (BinaryOperator::isNot(V))
523     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
524
525   // Constants can be considered to be not'ed values...
526   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
527     return ConstantExpr::getNot(C);
528   return 0;
529 }
530
531 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
532 // other computations (because it has a constant operand), return the
533 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
534 // Otherwise, return null.
535 //
536 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
537   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
538     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
539       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
540         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
541           return I->getOperand(0);
542       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
543         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
544           // The multiplier is really 1 << CST.
545           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
546           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
547           return I->getOperand(0);
548         }
549     }
550   return 0;
551 }
552
553 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
554 /// expression, return it.
555 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
556   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
557   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
558     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
559       return cast<User>(V);
560   return false;
561 }
562
563 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
564 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
565   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
566                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
567 }
568 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
569   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
570                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
571 }
572
573 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
574 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
575 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
576 /// processing.
577 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
578 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
579 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
580 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
581 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
582 /// this won't lose us code quality.
583 static void ComputeMaskedBits(Value *V, APInt Mask, APInt& KnownZero, 
584                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
585   assert(V && "No Value?");
586   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
587   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
588   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
589   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth &&
590          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
591          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
592          "VTy, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
593   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
594     // We know all of the bits for a constant!
595     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
596     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
597     return;
598   }
599
600   if (Depth == 6 || Mask == 0)
601     return;  // Limit search depth.
602
603   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
604   if (!I) return;
605
606   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
607   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
608   Mask &= APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
609   
610   switch (I->getOpcode()) {
611   case Instruction::And:
612     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
613     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
614     Mask &= ~KnownZero;
615     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
616     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
617     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
618     
619     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
620     KnownOne &= KnownOne2;
621     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
622     KnownZero |= KnownZero2;
623     return;
624   case Instruction::Or:
625     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
626     Mask &= ~KnownOne;
627     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
628     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
629     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
630     
631     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
632     KnownZero &= KnownZero2;
633     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
634     KnownOne |= KnownOne2;
635     return;
636   case Instruction::Xor: {
637     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
638     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
639     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
640     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
641     
642     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
643     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
644     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
645     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
646     KnownZero = KnownZeroOut;
647     return;
648   }
649   case Instruction::Select:
650     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
651     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
652     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
653     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
654
655     // Only known if known in both the LHS and RHS.
656     KnownOne &= KnownOne2;
657     KnownZero &= KnownZero2;
658     return;
659   case Instruction::FPTrunc:
660   case Instruction::FPExt:
661   case Instruction::FPToUI:
662   case Instruction::FPToSI:
663   case Instruction::SIToFP:
664   case Instruction::PtrToInt:
665   case Instruction::UIToFP:
666   case Instruction::IntToPtr:
667     return; // Can't work with floating point or pointers
668   case Instruction::Trunc: {
669     // All these have integer operands
670     uint32_t SrcBitWidth = 
671       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
672     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask.zext(SrcBitWidth), 
673       KnownZero.zext(SrcBitWidth), KnownOne.zext(SrcBitWidth), Depth+1);
674     KnownZero.trunc(BitWidth);
675     KnownOne.trunc(BitWidth);
676     return;
677   }
678   case Instruction::BitCast: {
679     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
680     if (SrcTy->isInteger()) {
681       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
682       return;
683     }
684     break;
685   }
686   case Instruction::ZExt:  {
687     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
688     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
689     APInt NewBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(SrcTy->getBitWidth()));
690       
691     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
692     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask.trunc(SrcBitWidth), 
693       KnownZero.trunc(SrcBitWidth), KnownOne.trunc(SrcBitWidth), Depth+1);
694     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
695     // The top bits are known to be zero.
696     KnownZero.zext(BitWidth);
697     KnownOne.zext(BitWidth);
698     KnownZero |= NewBits;
699     return;
700   }
701   case Instruction::SExt: {
702     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
703     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
704     APInt NewBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(SrcTy->getBitWidth()));
705       
706     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
707     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask.trunc(SrcBitWidth), 
708       KnownZero.trunc(SrcBitWidth), KnownOne.trunc(SrcBitWidth), Depth+1);
709     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
710     KnownZero.zext(BitWidth);
711     KnownOne.zext(BitWidth);
712
713     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
714     // top bits of the result.
715     APInt InSignBit(APInt::getSignBit(SrcTy->getBitWidth()));
716     InSignBit.zext(BitWidth);
717     if ((KnownZero & InSignBit) != 0) {          // Input sign bit known zero
718       KnownZero |= NewBits;
719       KnownOne &= ~NewBits;
720     } else if ((KnownOne & InSignBit) != 0) {    // Input sign bit known set
721       KnownOne |= NewBits;
722       KnownZero &= ~NewBits;
723     } else {                              // Input sign bit unknown
724       KnownZero &= ~NewBits;
725       KnownOne &= ~NewBits;
726     }
727     return;
728   }
729   case Instruction::Shl:
730     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
731     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
732       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
733       Mask = APIntOps::lshr(Mask, ShiftAmt);
734       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
735       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
736       KnownZero <<= ShiftAmt;
737       KnownOne  <<= ShiftAmt;
738       KnownZero |= APInt(BitWidth, 1ULL).shl(ShiftAmt)-1;  // low bits known zero.
739       return;
740     }
741     break;
742   case Instruction::LShr:
743     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
744     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
745       // Compute the new bits that are at the top now.
746       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
747       APInt HighBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(BitWidth-ShiftAmt));
748       
749       // Unsigned shift right.
750       Mask <<= ShiftAmt;
751       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
752       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
753       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
754       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
755       KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
756       return;
757     }
758     break;
759   case Instruction::AShr:
760     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
761     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
762       // Compute the new bits that are at the top now.
763       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
764       APInt HighBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(BitWidth-ShiftAmt));
765       
766       // Signed shift right.
767       Mask <<= ShiftAmt;
768       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
769       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
770       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
771       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
772         
773       // Handle the sign bits and adjust to where it is now in the mask.
774       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth).lshr(ShiftAmt));
775         
776       if ((KnownZero & SignBit) != 0) {       // New bits are known zero.
777         KnownZero |= HighBits;
778       } else if ((KnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
779         KnownOne |= HighBits;
780       }
781       return;
782     }
783     break;
784   }
785 }
786
787 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
788 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
789 /// bitsets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
790 /// processing.
791 static void ComputeMaskedBits(Value *V, uint64_t Mask, uint64_t &KnownZero, 
792                               uint64_t &KnownOne, unsigned Depth = 0) {
793   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
794   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
795   // it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
796   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
797   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
798   // this won't lose us code quality.
799   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
800     // We know all of the bits for a constant!
801     KnownOne = CI->getZExtValue() & Mask;
802     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
803     return;
804   }
805
806   KnownZero = KnownOne = 0;   // Don't know anything.
807   if (Depth == 6 || Mask == 0)
808     return;  // Limit search depth.
809
810   uint64_t KnownZero2, KnownOne2;
811   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
812   if (!I) return;
813
814   Mask &= cast<IntegerType>(V->getType())->getBitMask();
815   
816   switch (I->getOpcode()) {
817   case Instruction::And:
818     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
819     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
820     Mask &= ~KnownZero;
821     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
822     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
823     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
824     
825     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
826     KnownOne &= KnownOne2;
827     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
828     KnownZero |= KnownZero2;
829     return;
830   case Instruction::Or:
831     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
832     Mask &= ~KnownOne;
833     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
834     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
835     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
836     
837     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
838     KnownZero &= KnownZero2;
839     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
840     KnownOne |= KnownOne2;
841     return;
842   case Instruction::Xor: {
843     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
844     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
845     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
846     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
847     
848     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
849     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
850     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
851     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
852     KnownZero = KnownZeroOut;
853     return;
854   }
855   case Instruction::Select:
856     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
857     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
858     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
859     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
860
861     // Only known if known in both the LHS and RHS.
862     KnownOne &= KnownOne2;
863     KnownZero &= KnownZero2;
864     return;
865   case Instruction::FPTrunc:
866   case Instruction::FPExt:
867   case Instruction::FPToUI:
868   case Instruction::FPToSI:
869   case Instruction::SIToFP:
870   case Instruction::PtrToInt:
871   case Instruction::UIToFP:
872   case Instruction::IntToPtr:
873     return; // Can't work with floating point or pointers
874   case Instruction::Trunc: 
875     // All these have integer operands
876     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
877     return;
878   case Instruction::BitCast: {
879     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
880     if (SrcTy->isInteger()) {
881       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
882       return;
883     }
884     break;
885   }
886   case Instruction::ZExt:  {
887     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
888     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
889     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getBitMask();
890     uint64_t NewBits = cast<IntegerType>(I->getType())->getBitMask() & NotIn;
891       
892     Mask &= SrcTy->getBitMask();
893     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
894     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
895     // The top bits are known to be zero.
896     KnownZero |= NewBits;
897     return;
898   }
899   case Instruction::SExt: {
900     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
901     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
902     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getBitMask();
903     uint64_t NewBits = cast<IntegerType>(I->getType())->getBitMask() & NotIn;
904       
905     Mask &= SrcTy->getBitMask();
906     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
907     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
908
909     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
910     // top bits of the result.
911     uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
912     if (KnownZero & InSignBit) {          // Input sign bit known zero
913       KnownZero |= NewBits;
914       KnownOne &= ~NewBits;
915     } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
916       KnownOne |= NewBits;
917       KnownZero &= ~NewBits;
918     } else {                              // Input sign bit unknown
919       KnownZero &= ~NewBits;
920       KnownOne &= ~NewBits;
921     }
922     return;
923   }
924   case Instruction::Shl:
925     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
926     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
927       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
928       Mask >>= ShiftAmt;
929       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
930       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
931       KnownZero <<= ShiftAmt;
932       KnownOne  <<= ShiftAmt;
933       KnownZero |= (1ULL << ShiftAmt)-1;  // low bits known zero.
934       return;
935     }
936     break;
937   case Instruction::LShr:
938     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
939     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
940       // Compute the new bits that are at the top now.
941       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
942       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
943       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-ShiftAmt;
944       
945       // Unsigned shift right.
946       Mask <<= ShiftAmt;
947       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
948       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
949       KnownZero >>= ShiftAmt;
950       KnownOne  >>= ShiftAmt;
951       KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
952       return;
953     }
954     break;
955   case Instruction::AShr:
956     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
957     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
958       // Compute the new bits that are at the top now.
959       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
960       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
961       HighBits <<= I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-ShiftAmt;
962       
963       // Signed shift right.
964       Mask <<= ShiftAmt;
965       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
966       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
967       KnownZero >>= ShiftAmt;
968       KnownOne  >>= ShiftAmt;
969         
970       // Handle the sign bits.
971       uint64_t SignBit = 1ULL << (I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
972       SignBit >>= ShiftAmt;  // Adjust to where it is now in the mask.
973         
974       if (KnownZero & SignBit) {       // New bits are known zero.
975         KnownZero |= HighBits;
976       } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
977         KnownOne |= HighBits;
978       }
979       return;
980     }
981     break;
982   }
983 }
984
985 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
986 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
987 /// for bits that V cannot have.
988 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, uint64_t Mask, unsigned Depth = 0) {
989   uint64_t KnownZero, KnownOne;
990   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
991   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
992   return (KnownZero & Mask) == Mask;
993 }
994
995 #if 0
996 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
997 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
998 /// for bits that V cannot have.
999 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
1000   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
1001   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1002   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1003   return (KnownZero & Mask) == Mask;
1004 }
1005 #endif
1006
1007 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
1008 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
1009 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
1010 /// constant and return true.
1011 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
1012                                    uint64_t Demanded) {
1013   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
1014   if (!OpC) return false;
1015
1016   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
1017   if ((~Demanded & OpC->getZExtValue()) == 0)
1018     return false;
1019
1020   // This is producing any bits that are not needed, shrink the RHS.
1021   uint64_t Val = Demanded & OpC->getZExtValue();
1022   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(OpC->getType(), Val));
1023   return true;
1024 }
1025
1026 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
1027 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
1028 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
1029 /// constant and return true.
1030 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
1031                                    APInt Demanded) {
1032   assert(I && "No instruction?");
1033   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
1034
1035   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
1036   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
1037   if (!OpC) return false;
1038
1039   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
1040   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
1041   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
1042     return false;
1043
1044   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
1045   Demanded &= OpC->getValue();
1046   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
1047   return true;
1048 }
1049
1050 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
1051 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
1052 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
1053 // min/max.
1054 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
1055                                                    uint64_t KnownZero,
1056                                                    uint64_t KnownOne,
1057                                                    int64_t &Min, int64_t &Max) {
1058   uint64_t TypeBits = cast<IntegerType>(Ty)->getBitMask();
1059   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
1060
1061   uint64_t SignBit = 1ULL << (Ty->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1062   
1063   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
1064   // bit if it is unknown.
1065   Min = KnownOne;
1066   Max = KnownOne|UnknownBits;
1067   
1068   if (SignBit & UnknownBits) { // Sign bit is unknown
1069     Min |= SignBit;
1070     Max &= ~SignBit;
1071   }
1072   
1073   // Sign extend the min/max values.
1074   int ShAmt = 64-Ty->getPrimitiveSizeInBits();
1075   Min = (Min << ShAmt) >> ShAmt;
1076   Max = (Max << ShAmt) >> ShAmt;
1077 }
1078
1079 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
1080 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
1081 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
1082 // min/max.
1083 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
1084                                                      uint64_t KnownZero,
1085                                                      uint64_t KnownOne,
1086                                                      uint64_t &Min,
1087                                                      uint64_t &Max) {
1088   uint64_t TypeBits = cast<IntegerType>(Ty)->getBitMask();
1089   uint64_t UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne) & TypeBits;
1090   
1091   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
1092   Min = KnownOne;
1093   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
1094   Max = KnownOne|UnknownBits;
1095 }
1096
1097
1098 /// SimplifyDemandedBits - Look at V.  At this point, we know that only the
1099 /// DemandedMask bits of the result of V are ever used downstream.  If we can
1100 /// use this information to simplify V, do so and return true.  Otherwise,
1101 /// analyze the expression and return a mask of KnownOne and KnownZero bits for
1102 /// the expression (used to simplify the caller).  The KnownZero/One bits may
1103 /// only be accurate for those bits in the DemandedMask.
1104 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t DemandedMask,
1105                                         uint64_t &KnownZero, uint64_t &KnownOne,
1106                                         unsigned Depth) {
1107   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
1108   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
1109     // We know all of the bits for a constant!
1110     KnownOne = CI->getZExtValue() & DemandedMask;
1111     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
1112     return false;
1113   }
1114   
1115   KnownZero = KnownOne = 0;
1116   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1117     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1118       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
1119       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1120       return false;
1121     }
1122     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
1123     // just set the DemandedMask to all bits.
1124     DemandedMask = VTy->getBitMask();
1125   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
1126     if (V != UndefValue::get(VTy))
1127       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
1128     return false;
1129   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
1130     return false;
1131   }
1132   
1133   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1134   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1135
1136   DemandedMask &= VTy->getBitMask();
1137   
1138   uint64_t KnownZero2 = 0, KnownOne2 = 0;
1139   switch (I->getOpcode()) {
1140   default: break;
1141   case Instruction::And:
1142     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1143     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1144                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1145       return true;
1146     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1147
1148     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
1149     // LHS.
1150     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownZero,
1151                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1152       return true;
1153     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1154
1155     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
1156     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
1157     if ((DemandedMask & ~KnownZero2 & KnownOne) == (DemandedMask & ~KnownZero2))
1158       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1159     if ((DemandedMask & ~KnownZero & KnownOne2) == (DemandedMask & ~KnownZero))
1160       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1161     
1162     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1163     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownZero2)) == DemandedMask)
1164       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
1165       
1166     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1167     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~KnownZero2))
1168       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1169       
1170     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1171     KnownOne &= KnownOne2;
1172     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1173     KnownZero |= KnownZero2;
1174     break;
1175   case Instruction::Or:
1176     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1177                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1178       return true;
1179     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1180     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~KnownOne, 
1181                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1182       return true;
1183     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1184     
1185     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1186     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1187     if ((DemandedMask & ~KnownOne2 & KnownZero) == (DemandedMask & ~KnownOne2))
1188       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1189     if ((DemandedMask & ~KnownOne & KnownZero2) == (DemandedMask & ~KnownOne))
1190       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1191
1192     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1193     // the other side, just use the 'other' side.
1194     if ((DemandedMask & (~KnownZero) & KnownOne2) == 
1195         (DemandedMask & (~KnownZero)))
1196       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1197     if ((DemandedMask & (~KnownZero2) & KnownOne) == 
1198         (DemandedMask & (~KnownZero2)))
1199       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1200         
1201     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1202     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1203       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1204           
1205     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1206     KnownZero &= KnownZero2;
1207     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1208     KnownOne |= KnownOne2;
1209     break;
1210   case Instruction::Xor: {
1211     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1212                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1213       return true;
1214     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1215     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1216                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1217       return true;
1218     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1219     
1220     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1221     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1222     if ((DemandedMask & KnownZero) == DemandedMask)
1223       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1224     if ((DemandedMask & KnownZero2) == DemandedMask)
1225       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1226     
1227     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1228     uint64_t KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
1229     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1230     uint64_t KnownOneOut = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
1231     
1232     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1233     // other, turn this into an *inclusive* or.
1234     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1235     if ((DemandedMask & ~KnownZero & ~KnownZero2) == 0) {
1236       Instruction *Or =
1237         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1238                                  I->getName());
1239       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1240       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1241     }
1242     
1243     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1244     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1245     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1246     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1247     if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask) { // all known
1248       if ((KnownOne & KnownOne2) == KnownOne) {
1249         Constant *AndC = ConstantInt::get(VTy, ~KnownOne & DemandedMask);
1250         Instruction *And = 
1251           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1252         InsertNewInstBefore(And, *I);
1253         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1254       }
1255     }
1256     
1257     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1258     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1259     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1260       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1261     
1262     KnownZero = KnownZeroOut;
1263     KnownOne  = KnownOneOut;
1264     break;
1265   }
1266   case Instruction::Select:
1267     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1268                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1269       return true;
1270     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1271                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1272       return true;
1273     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1274     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1275     
1276     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1277     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1278       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1279     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1280       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1281     
1282     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1283     KnownOne &= KnownOne2;
1284     KnownZero &= KnownZero2;
1285     break;
1286   case Instruction::Trunc:
1287     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1288                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1289       return true;
1290     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1291     break;
1292   case Instruction::BitCast:
1293     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1294       return false;
1295       
1296     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1297                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1298       return true;
1299     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1300     break;
1301   case Instruction::ZExt: {
1302     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1303     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1304     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getBitMask();
1305     uint64_t NewBits = VTy->getBitMask() & NotIn;
1306     
1307     DemandedMask &= SrcTy->getBitMask();
1308     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1309                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1310       return true;
1311     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1312     // The top bits are known to be zero.
1313     KnownZero |= NewBits;
1314     break;
1315   }
1316   case Instruction::SExt: {
1317     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1318     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1319     uint64_t NotIn = ~SrcTy->getBitMask();
1320     uint64_t NewBits = VTy->getBitMask() & NotIn;
1321     
1322     // Get the sign bit for the source type
1323     uint64_t InSignBit = 1ULL << (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1324     int64_t InputDemandedBits = DemandedMask & SrcTy->getBitMask();
1325
1326     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1327     // bit is demanded.
1328     if (NewBits & DemandedMask)
1329       InputDemandedBits |= InSignBit;
1330       
1331     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1332                              KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1333       return true;
1334     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1335       
1336     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1337     // top bits of the result.
1338
1339     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1340     // convert this into a zero extension.
1341     if ((KnownZero & InSignBit) || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits) {
1342       // Convert to ZExt cast
1343       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1344       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1345     } else if (KnownOne & InSignBit) {    // Input sign bit known set
1346       KnownOne |= NewBits;
1347       KnownZero &= ~NewBits;
1348     } else {                              // Input sign bit unknown
1349       KnownZero &= ~NewBits;
1350       KnownOne &= ~NewBits;
1351     }
1352     break;
1353   }
1354   case Instruction::Add:
1355     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1356     // we can do.
1357     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1358       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1359       // won't work if the RHS is zero.
1360       if (RHS->isNullValue())
1361         break;
1362       
1363       // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1364       // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1365       // either.
1366       
1367       // Shift the demanded mask up so that it's at the top of the uint64_t.
1368       unsigned BitWidth = VTy->getPrimitiveSizeInBits();
1369       unsigned NLZ = CountLeadingZeros_64(DemandedMask << (64-BitWidth));
1370       
1371       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1372       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1373       uint64_t InDemandedBits = ~0ULL >> (64-BitWidth+NLZ);
1374
1375       // Find information about known zero/one bits in the input.
1376       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1377                                KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1378         return true;
1379
1380       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1381       // the constant.
1382       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1383         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1384       
1385       // Avoid excess work.
1386       if (KnownZero2 == 0 && KnownOne2 == 0)
1387         break;
1388       
1389       // Turn it into OR if input bits are zero.
1390       if ((KnownZero2 & RHS->getZExtValue()) == RHS->getZExtValue()) {
1391         Instruction *Or =
1392           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1393                                    I->getName());
1394         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1395         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1396       }
1397       
1398       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1399       // depending on potential carries from the input constant and the
1400       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1401       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1402       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1403       
1404       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1405       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1406       // this scan.
1407       uint64_t RHSVal = RHS->getZExtValue();
1408       
1409       bool CarryIn = false;
1410       uint64_t CarryBits = 0;
1411       uint64_t CurBit = 1;
1412       for (unsigned i = 0; i != BitWidth; ++i, CurBit <<= 1) {
1413         // Record the current carry in.
1414         if (CarryIn) CarryBits |= CurBit;
1415         
1416         bool CarryOut;
1417         
1418         // This bit has a carry out unless it is "zero + zero" or
1419         // "zero + anything" with no carry in.
1420         if ((KnownZero2 & CurBit) && ((RHSVal & CurBit) == 0)) {
1421           CarryOut = false;  // 0 + 0 has no carry out, even with carry in.
1422         } else if (!CarryIn &&
1423                    ((KnownZero2 & CurBit) || ((RHSVal & CurBit) == 0))) {
1424           CarryOut = false;  // 0 + anything has no carry out if no carry in.
1425         } else {
1426           // Otherwise, we have to assume we have a carry out.
1427           CarryOut = true;
1428         }
1429         
1430         // This stage's carry out becomes the next stage's carry-in.
1431         CarryIn = CarryOut;
1432       }
1433       
1434       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1435       
1436       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1437       // other, and there is no input carry.
1438       KnownOne = ((KnownZero2 & RHSVal) | (KnownOne2 & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1439       
1440       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1441       // is no input carry.
1442       KnownZero = KnownZero2 & ~RHSVal & ~CarryBits;
1443     } else {
1444       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1445       // the high bits of its LHS or RHS.
1446       if ((DemandedMask & VTy->getSignBit()) == 0) {
1447         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1448         // significant bit and all those below it.
1449         unsigned NLZ = CountLeadingZeros_64(DemandedMask);
1450         uint64_t DemandedFromOps = ~0ULL >> NLZ;
1451         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1452                                  KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1453           return true;
1454         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1455                                  KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1456           return true;
1457       }
1458     }
1459     break;
1460   case Instruction::Sub:
1461     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1462     // the high bits of its LHS or RHS.
1463     if ((DemandedMask & VTy->getSignBit()) == 0) {
1464       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1465       // significant bit and all those below it.
1466       unsigned NLZ = CountLeadingZeros_64(DemandedMask);
1467       uint64_t DemandedFromOps = ~0ULL >> NLZ;
1468       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1469                                KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1470         return true;
1471       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1472                                KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1473         return true;
1474     }
1475     break;
1476   case Instruction::Shl:
1477     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1478       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1479       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask >> ShiftAmt, 
1480                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1481         return true;
1482       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1483       KnownZero <<= ShiftAmt;
1484       KnownOne  <<= ShiftAmt;
1485       KnownZero |= (1ULL << ShiftAmt) - 1;  // low bits known zero.
1486     }
1487     break;
1488   case Instruction::LShr:
1489     // For a logical shift right
1490     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1491       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1492       
1493       // Compute the new bits that are at the top now.
1494       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
1495       HighBits <<= VTy->getBitWidth() - ShiftAmt;
1496       uint64_t TypeMask = VTy->getBitMask();
1497       // Unsigned shift right.
1498       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1499                               (DemandedMask << ShiftAmt) & TypeMask,
1500                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1501         return true;
1502       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1503       KnownZero &= TypeMask;
1504       KnownOne  &= TypeMask;
1505       KnownZero >>= ShiftAmt;
1506       KnownOne  >>= ShiftAmt;
1507       KnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1508     }
1509     break;
1510   case Instruction::AShr:
1511     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1512     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1513     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1514     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1515     if (DemandedMask == 1) {
1516       // Perform the logical shift right.
1517       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1518                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1519       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1520       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1521     }    
1522     
1523     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1524       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1525       
1526       // Compute the new bits that are at the top now.
1527       uint64_t HighBits = (1ULL << ShiftAmt)-1;
1528       HighBits <<= VTy->getBitWidth() - ShiftAmt;
1529       uint64_t TypeMask = VTy->getBitMask();
1530       // Signed shift right.
1531       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1532                                (DemandedMask << ShiftAmt) & TypeMask,
1533                                KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1534         return true;
1535       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
1536       KnownZero &= TypeMask;
1537       KnownOne  &= TypeMask;
1538       KnownZero >>= ShiftAmt;
1539       KnownOne  >>= ShiftAmt;
1540         
1541       // Handle the sign bits.
1542       uint64_t SignBit = 1ULL << (VTy->getBitWidth()-1);
1543       SignBit >>= ShiftAmt;  // Adjust to where it is now in the mask.
1544         
1545       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1546       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1547       if ((KnownZero & SignBit) || (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1548         // Perform the logical shift right.
1549         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1550                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1551         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1552         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1553       } else if (KnownOne & SignBit) { // New bits are known one.
1554         KnownOne |= HighBits;
1555       }
1556     }
1557     break;
1558   }
1559   
1560   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1561   // constant.
1562   if ((DemandedMask & (KnownZero|KnownOne)) == DemandedMask)
1563     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(VTy, KnownOne));
1564   return false;
1565 }  
1566
1567 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
1568 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
1569 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
1570 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
1571 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
1572 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
1573 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
1574 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
1575 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
1576 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
1577 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
1578 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
1579 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
1580 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
1581 /// and KnownOne must all be the same.
1582 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
1583                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
1584                                         unsigned Depth) {
1585   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
1586   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
1587   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
1588   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
1589   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
1590          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
1591          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
1592          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
1593           must have same BitWidth");
1594   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
1595     // We know all of the bits for a constant!
1596     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
1597     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
1598     return false;
1599   }
1600   
1601   KnownZero.clear(); 
1602   KnownOne.clear();
1603   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1604     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1605       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
1606       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1607       return false;
1608     }
1609     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
1610     // just set the DemandedMask to all bits.
1611     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1612   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
1613     if (V != UndefValue::get(VTy))
1614       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
1615     return false;
1616   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
1617     return false;
1618   }
1619   
1620   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1621   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1622
1623   DemandedMask &= APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1624   
1625   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1626   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
1627   switch (I->getOpcode()) {
1628   default: break;
1629   case Instruction::And:
1630     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1631     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1632                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1633       return true;
1634     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1635            "Bits known to be one AND zero?"); 
1636
1637     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
1638     // LHS.
1639     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
1640                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1641       return true;
1642     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1643            "Bits known to be one AND zero?"); 
1644
1645     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
1646     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
1647     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
1648         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1649       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1650     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1651         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1652       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1653     
1654     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1655     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1656       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
1657       
1658     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1659     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1660       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1661       
1662     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1663     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1664     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1665     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1666     break;
1667   case Instruction::Or:
1668     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1669     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1670                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1671       return true;
1672     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1673            "Bits known to be one AND zero?"); 
1674     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
1675     // LHS.
1676     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1677                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1678       return true;
1679     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1680            "Bits known to be one AND zero?"); 
1681     
1682     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1683     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1684     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1685         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1686       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1687     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1688         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1689       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1690
1691     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1692     // the other side, just use the 'other' side.
1693     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1694         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1695       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1696     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1697         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1698       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1699         
1700     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1701     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1702       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1703           
1704     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1705     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1706     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1707     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1708     break;
1709   case Instruction::Xor: {
1710     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1711                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1712       return true;
1713     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1714            "Bits known to be one AND zero?"); 
1715     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1716                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1717       return true;
1718     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1719            "Bits known to be one AND zero?"); 
1720     
1721     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1722     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1723     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1724       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1725     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1726       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1727     
1728     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1729     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1730                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1731     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1732     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1733                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1734     
1735     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1736     // other, turn this into an *inclusive* or.
1737     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1738     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1739       Instruction *Or =
1740         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1741                                  I->getName());
1742       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1743       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1744     }
1745     
1746     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1747     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1748     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1749     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1750     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1751       // all known
1752       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1753         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1754         Instruction *And = 
1755           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1756         InsertNewInstBefore(And, *I);
1757         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1758       }
1759     }
1760     
1761     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1762     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1763     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1764       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1765     
1766     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1767     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1768     break;
1769   }
1770   case Instruction::Select:
1771     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1772                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1773       return true;
1774     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1775                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1776       return true;
1777     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1778            "Bits known to be one AND zero?"); 
1779     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1780            "Bits known to be one AND zero?"); 
1781     
1782     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1783     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1784       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1785     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1786       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1787     
1788     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1789     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1790     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1791     break;
1792   case Instruction::Trunc: {
1793     uint32_t truncBf = 
1794       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1795     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask.zext(truncBf),
1796         RHSKnownZero.zext(truncBf), RHSKnownOne.zext(truncBf), Depth+1))
1797       return true;
1798     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1799     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1800     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1801     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1802            "Bits known to be one AND zero?"); 
1803     break;
1804   }
1805   case Instruction::BitCast:
1806     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1807       return false;
1808       
1809     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1810                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1811       return true;
1812     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1813            "Bits known to be one AND zero?"); 
1814     break;
1815   case Instruction::ZExt: {
1816     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1817     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1818     APInt NewBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(SrcTy->getBitWidth()));
1819     
1820     DemandedMask &= SrcTy->getMask().zext(BitWidth);
1821     uint32_t zextBf = SrcTy->getBitWidth();
1822     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask.trunc(zextBf),
1823           RHSKnownZero.trunc(zextBf), RHSKnownOne.trunc(zextBf), Depth+1))
1824       return true;
1825     DemandedMask.zext(BitWidth);
1826     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1827     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1828     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1829            "Bits known to be one AND zero?"); 
1830     // The top bits are known to be zero.
1831     RHSKnownZero |= NewBits;
1832     break;
1833   }
1834   case Instruction::SExt: {
1835     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1836     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1837     APInt NewBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(SrcTy->getBitWidth()));
1838     
1839     // Get the sign bit for the source type
1840     APInt InSignBit(APInt::getSignBit(SrcTy->getPrimitiveSizeInBits()));
1841     InSignBit.zext(BitWidth);
1842     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1843                               SrcTy->getMask().zext(BitWidth);
1844
1845     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1846     // bit is demanded.
1847     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1848       InputDemandedBits |= InSignBit;
1849       
1850     uint32_t sextBf = SrcTy->getBitWidth();
1851     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits.trunc(sextBf),
1852           RHSKnownZero.trunc(sextBf), RHSKnownOne.trunc(sextBf), Depth+1))
1853       return true;
1854     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1855     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1856     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1857     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1858            "Bits known to be one AND zero?"); 
1859       
1860     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1861     // top bits of the result.
1862
1863     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1864     // convert this into a zero extension.
1865     if ((RHSKnownZero & InSignBit) != 0 || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1866     {
1867       // Convert to ZExt cast
1868       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1869       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1870     } else if ((RHSKnownOne & InSignBit) != 0) {    // Input sign bit known set
1871       RHSKnownOne |= NewBits;
1872       RHSKnownZero &= ~NewBits;
1873     } else {                              // Input sign bit unknown
1874       RHSKnownZero &= ~NewBits;
1875       RHSKnownOne &= ~NewBits;
1876     }
1877     break;
1878   }
1879   case Instruction::Add: {
1880     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1881     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1882     // either.
1883     unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1884       
1885     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1886     // we can do.
1887     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1888       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1889       // won't work if the RHS is zero.
1890       if (RHS->isZero())
1891         break;
1892       
1893       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1894       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1895       APInt InDemandedBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(NLZ));
1896
1897       // Find information about known zero/one bits in the input.
1898       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1899                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1900         return true;
1901
1902       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1903       // the constant.
1904       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1905         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1906       
1907       // Avoid excess work.
1908       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1909         break;
1910       
1911       // Turn it into OR if input bits are zero.
1912       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1913         Instruction *Or =
1914           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1915                                    I->getName());
1916         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1917         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1918       }
1919       
1920       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1921       // depending on potential carries from the input constant and the
1922       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1923       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1924       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1925       
1926       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1927       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1928       // this scan.
1929       APInt RHSVal(RHS->getValue());
1930       
1931       bool CarryIn = false;
1932       APInt CarryBits(BitWidth, 0);
1933       const uint64_t *LHSKnownZeroRawVal = LHSKnownZero.getRawData(),
1934                      *RHSRawVal = RHSVal.getRawData();
1935       for (uint32_t i = 0; i != RHSVal.getNumWords(); ++i) {
1936         uint64_t AddVal = ~LHSKnownZeroRawVal[i] + RHSRawVal[i],
1937                  XorVal = ~LHSKnownZeroRawVal[i] ^ RHSRawVal[i];
1938         uint64_t WordCarryBits = AddVal ^ XorVal + CarryIn;
1939         if (AddVal < RHSRawVal[i])
1940           CarryIn = true;
1941         else
1942           CarryIn = false;
1943         CarryBits.setWordToValue(i, WordCarryBits);
1944       }
1945       
1946       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1947       
1948       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1949       // other, and there is no input carry.
1950       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1951                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1952       
1953       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1954       // is no input carry.
1955       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1956     } else {
1957       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1958       // the high bits of its LHS or RHS.
1959       if ((DemandedMask & APInt::getSignBit(BitWidth)) == 0) {
1960         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1961         // significant bit and all those below it.
1962         APInt DemandedFromOps = APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(NLZ);
1963         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1964                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1965           return true;
1966         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1967                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1968           return true;
1969       }
1970     }
1971     break;
1972   }
1973   case Instruction::Sub:
1974     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1975     // the high bits of its LHS or RHS.
1976     if ((DemandedMask & APInt::getSignBit(BitWidth)) == 0) {
1977       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1978       // significant bit and all those below it.
1979       unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1980       APInt DemandedFromOps(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).lshr(NLZ));
1981       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1982                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1983         return true;
1984       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1985                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1986         return true;
1987     }
1988     break;
1989   case Instruction::Shl:
1990     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1991       uint64_t ShiftAmt = SA->getZExtValue();
1992       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask.lshr(ShiftAmt), 
1993                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1994         return true;
1995       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1996              "Bits known to be one AND zero?"); 
1997       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1998       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1999       // low bits known zero.
2000       if (ShiftAmt)
2001         RHSKnownZero |= APInt::getAllOnesValue(ShiftAmt).zextOrCopy(BitWidth);
2002     }
2003     break;
2004   case Instruction::LShr:
2005     // For a logical shift right
2006     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2007       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
2008       
2009       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
2010       // Unsigned shift right.
2011       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
2012                               (DemandedMask.shl(ShiftAmt)) & TypeMask,
2013                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
2014         return true;
2015       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
2016              "Bits known to be one AND zero?"); 
2017       RHSKnownZero &= TypeMask;
2018       RHSKnownOne  &= TypeMask;
2019       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
2020       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
2021       if (ShiftAmt) {
2022         // Compute the new bits that are at the top now.
2023         APInt HighBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(
2024                          BitWidth - ShiftAmt));
2025         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
2026       }
2027     }
2028     break;
2029   case Instruction::AShr:
2030     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
2031     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
2032     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
2033     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
2034     if (DemandedMask == 1) {
2035       // Perform the logical shift right.
2036       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
2037                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
2038       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
2039       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
2040     }    
2041     
2042     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
2043       unsigned ShiftAmt = SA->getZExtValue();
2044       
2045       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
2046       // Signed shift right.
2047       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
2048                                (DemandedMask.shl(ShiftAmt)) & TypeMask,
2049                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
2050         return true;
2051       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
2052              "Bits known to be one AND zero?"); 
2053       // Compute the new bits that are at the top now.
2054       APInt HighBits(APInt::getAllOnesValue(BitWidth).shl(BitWidth - ShiftAmt));
2055       RHSKnownZero &= TypeMask;
2056       RHSKnownOne  &= TypeMask;
2057       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
2058       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
2059         
2060       // Handle the sign bits.
2061       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
2062       // Adjust to where it is now in the mask.
2063       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
2064         
2065       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
2066       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
2067       if ((RHSKnownZero & SignBit) != 0 || 
2068           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
2069         // Perform the logical shift right.
2070         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
2071                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
2072         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
2073         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
2074       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
2075         RHSKnownOne |= HighBits;
2076       }
2077     }
2078     break;
2079   }
2080   
2081   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
2082   // constant.
2083   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
2084     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
2085   return false;
2086 }
2087
2088
2089 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
2090 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
2091 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
2092 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
2093 ///
2094 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
2095 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
2096 /// returned.  This returns null if no change was made.
2097 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
2098                                                 uint64_t &UndefElts,
2099                                                 unsigned Depth) {
2100   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
2101   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
2102   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
2103   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
2104          "Invalid DemandedElts!");
2105
2106   if (isa<UndefValue>(V)) {
2107     // If the entire vector is undefined, just return this info.
2108     UndefElts = EltMask;
2109     return 0;
2110   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
2111     UndefElts = EltMask;
2112     return UndefValue::get(V->getType());
2113   }
2114   
2115   UndefElts = 0;
2116   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
2117     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
2118     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
2119
2120     std::vector<Constant*> Elts;
2121     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
2122       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
2123         Elts.push_back(Undef);
2124         UndefElts |= (1ULL << i);
2125       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
2126         Elts.push_back(Undef);
2127         UndefElts |= (1ULL << i);
2128       } else {                               // Otherwise, defined.
2129         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
2130       }
2131         
2132     // If we changed the constant, return it.
2133     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
2134     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
2135   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
2136     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
2137     // set to undef.
2138     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
2139     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
2140     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
2141     std::vector<Constant*> Elts;
2142     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
2143       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
2144     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
2145     return ConstantVector::get(Elts);
2146   }
2147   
2148   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
2149     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
2150       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
2151       return false;
2152     }
2153     return false;
2154   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
2155     return false;
2156   }
2157   
2158   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
2159   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
2160   
2161   bool MadeChange = false;
2162   uint64_t UndefElts2;
2163   Value *TmpV;
2164   switch (I->getOpcode()) {
2165   default: break;
2166     
2167   case Instruction::InsertElement: {
2168     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
2169     // demand exactly the same input as we produce.
2170     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
2171     if (Idx == 0) {
2172       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
2173       // which elt is getting updated.
2174       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
2175                                         UndefElts2, Depth+1);
2176       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
2177       break;
2178     }
2179     
2180     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
2181     // insertelement.
2182     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
2183     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
2184       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
2185     
2186     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
2187     // input demanded set is simpler than the output set.
2188     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
2189                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
2190                                       UndefElts, Depth+1);
2191     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
2192
2193     // The inserted element is defined.
2194     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
2195     break;
2196   }
2197     
2198   case Instruction::And:
2199   case Instruction::Or:
2200   case Instruction::Xor:
2201   case Instruction::Add:
2202   case Instruction::Sub:
2203   case Instruction::Mul:
2204     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
2205     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
2206                                       UndefElts, Depth+1);
2207     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
2208     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
2209                                       UndefElts2, Depth+1);
2210     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
2211       
2212     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
2213     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
2214     UndefElts &= UndefElts2;
2215     break;
2216     
2217   case Instruction::Call: {
2218     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
2219     if (!II) break;
2220     switch (II->getIntrinsicID()) {
2221     default: break;
2222       
2223     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
2224     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
2225     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2226     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2227     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
2228     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
2229     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2230     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2231     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
2232     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
2233       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
2234                                         UndefElts, Depth+1);
2235       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
2236       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
2237                                         UndefElts2, Depth+1);
2238       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
2239
2240       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
2241       // scalarize it now.
2242       if (DemandedElts == 1) {
2243         switch (II->getIntrinsicID()) {
2244         default: break;
2245         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2246         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2247         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2248         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2249           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
2250           Value *LHS = II->getOperand(1);
2251           Value *RHS = II->getOperand(2);
2252           // Extract the element as scalars.
2253           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
2254           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
2255           
2256           switch (II->getIntrinsicID()) {
2257           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
2258           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
2259           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
2260             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
2261                                                         II->getName()), *II);
2262             break;
2263           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
2264           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
2265             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
2266                                                          II->getName()), *II);
2267             break;
2268           }
2269           
2270           Instruction *New =
2271             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
2272                                   II->getName());
2273           InsertNewInstBefore(New, *II);
2274           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
2275           return New;
2276         }            
2277       }
2278         
2279       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
2280       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
2281       UndefElts &= UndefElts2;
2282       break;
2283     }
2284     break;
2285   }
2286   }
2287   return MadeChange ? I : 0;
2288 }
2289
2290 /// @returns true if the specified compare instruction is
2291 /// true when both operands are equal...
2292 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true if both operands are equal
2293 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
2294   ICmpInst::Predicate pred = ICI.getPredicate();
2295   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
2296          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
2297          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
2298 }
2299
2300 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
2301 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
2302 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
2303 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
2304 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
2305 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
2306 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
2307 ///
2308 template<typename Functor>
2309 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
2310   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
2311   Value *LHS = Root.getOperand(0);
2312
2313   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
2314   if (F.shouldApply(LHS))
2315     return F.apply(Root);
2316
2317   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
2318   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
2319   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
2320     // Should we apply this transform to the RHS?
2321     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
2322
2323     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
2324     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
2325       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
2326       ShouldApply = true;
2327     }
2328
2329     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
2330     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
2331     if (ShouldApply) {
2332       BasicBlock *BB = Root.getParent();
2333
2334       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
2335       // and perform the reassociation.
2336       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
2337
2338       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
2339       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
2340
2341       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
2342       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
2343       if (&Root == TmpLHSI) {
2344         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
2345         return 0;
2346       }
2347       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
2348       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
2349       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
2350       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
2351       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
2352       ARI = Root;
2353
2354       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
2355       // get to LHSI.
2356       while (TmpLHSI != LHSI) {
2357         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
2358         // Move the instruction to immediately before the chain we are
2359         // constructing to avoid breaking dominance properties.
2360         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
2361         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
2362         ARI = NextLHSI;
2363
2364         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
2365         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
2366         TmpLHSI = NextLHSI;
2367         ExtraOperand = NextOp;
2368       }
2369
2370       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
2371       // the transformation...
2372       return F.apply(Root);
2373     }
2374
2375     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
2376   }
2377   return 0;
2378 }
2379
2380
2381 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
2382 struct AddRHS {
2383   Value *RHS;
2384   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2385   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2386   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2387     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
2388                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
2389   }
2390 };
2391
2392 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
2393 //                 iff C1&C2 == 0
2394 struct AddMaskingAnd {
2395   Constant *C2;
2396   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
2397   bool shouldApply(Value *LHS) const {
2398     ConstantInt *C1;
2399     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
2400            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
2401   }
2402   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
2403     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
2404   }
2405 };
2406
2407 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
2408                                              InstCombiner *IC) {
2409   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
2410     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
2411       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
2412
2413     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
2414           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
2415   }
2416
2417   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
2418   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
2419   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
2420
2421   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
2422     if (ConstIsRHS)
2423       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
2424     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
2425   }
2426
2427   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
2428   if (!ConstIsRHS)
2429     std::swap(Op0, Op1);
2430   Instruction *New;
2431   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
2432     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
2433   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2434     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
2435                           SO->getName()+".cmp");
2436   else {
2437     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
2438     abort();
2439   }
2440   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
2441 }
2442
2443 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
2444 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
2445 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
2446 // not have a second operand.
2447 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
2448                                      InstCombiner *IC) {
2449   // Don't modify shared select instructions
2450   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
2451   Value *TV = SI->getOperand(1);
2452   Value *FV = SI->getOperand(2);
2453
2454   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
2455     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
2456     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
2457
2458     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
2459     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
2460
2461     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
2462                           SelectFalseVal);
2463   }
2464   return 0;
2465 }
2466
2467
2468 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
2469 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
2470 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
2471 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
2472   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
2473   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
2474   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
2475
2476   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
2477   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
2478   // or if *it* is a PHI, bail out.
2479   BasicBlock *NonConstBB = 0;
2480   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
2481     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2482       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
2483       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
2484       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
2485       
2486       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
2487       // loop.
2488       if (NonConstBB == I.getParent())
2489         return 0;
2490     }
2491   
2492   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
2493   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
2494   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
2495   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
2496   if (NonConstBB) {
2497     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2498     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2499   }
2500
2501   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2502   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
2503   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2504   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2505   NewPN->takeName(PN);
2506
2507   // Next, add all of the operands to the PHI.
2508   if (I.getNumOperands() == 2) {
2509     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2510     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2511       Value *InV;
2512       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2513         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2514           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2515         else
2516           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2517       } else {
2518         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2519         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2520           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
2521                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2522                                        NonConstBB->getTerminator());
2523         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2524           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
2525                                 CI->getPredicate(),
2526                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2527                                 NonConstBB->getTerminator());
2528         else
2529           assert(0 && "Unknown binop!");
2530         
2531         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2532       }
2533       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2534     }
2535   } else { 
2536     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2537     const Type *RetTy = CI->getType();
2538     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2539       Value *InV;
2540       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2541         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2542       } else {
2543         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2544         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2545                                I.getType(), "phitmp", 
2546                                NonConstBB->getTerminator());
2547         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2548       }
2549       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2550     }
2551   }
2552   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2553 }
2554
2555 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2556   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2557   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2558
2559   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2560     // X + undef -> undef
2561     if (isa<UndefValue>(RHS))
2562       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2563
2564     // X + 0 --> X
2565     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2566       if (RHSC->isNullValue())
2567         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2568     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2569       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
2570         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2571     }
2572
2573     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2574       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2575       uint64_t Val = CI->getZExtValue();
2576       if (Val == (1ULL << (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1)))
2577         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
2578       
2579       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2580       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2581       uint64_t KnownZero, KnownOne;
2582       if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
2583           SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
2584                                KnownZero, KnownOne))
2585         return &I;
2586     }
2587
2588     if (isa<PHINode>(LHS))
2589       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2590         return NV;
2591     
2592     ConstantInt *XorRHS = 0;
2593     Value *XorLHS = 0;
2594     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2595         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2596       unsigned TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2597       int64_t  RHSSExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getSExtValue();
2598       uint64_t RHSZExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getZExtValue();
2599       
2600       uint64_t C0080Val = 1ULL << 31;
2601       int64_t CFF80Val = -C0080Val;
2602       unsigned Size = 32;
2603       do {
2604         if (TySizeBits > Size) {
2605           bool Found = false;
2606           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2607           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2608           if (RHSSExt == CFF80Val) {
2609             if (XorRHS->getZExtValue() == C0080Val)
2610               Found = true;
2611           } else if (RHSZExt == C0080Val) {
2612             if (XorRHS->getSExtValue() == CFF80Val)
2613               Found = true;
2614           }
2615           if (Found) {
2616             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2617             uint64_t Mask = ~0ULL;
2618             Mask <<= 64-(TySizeBits-Size);
2619             Mask &= cast<IntegerType>(XorLHS->getType())->getBitMask();
2620             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, Mask))
2621               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2622             goto FoundSExt;
2623           }
2624         }
2625         Size >>= 1;
2626         C0080Val >>= Size;
2627         CFF80Val >>= Size;
2628       } while (Size >= 8);
2629       
2630 FoundSExt:
2631       const Type *MiddleType = 0;
2632       switch (Size) {
2633       default: break;
2634       case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2635       case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2636       case 8:  MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2637       }
2638       if (MiddleType) {
2639         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2640         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2641         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType());
2642       }
2643     }
2644   }
2645
2646   // X + X --> X << 1
2647   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2648     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2649
2650     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2651       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2652         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2653           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2654     }
2655     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2656       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2657         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2658           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2659     }
2660   }
2661
2662   // -A + B  -->  B - A
2663   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
2664     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
2665
2666   // A + -B  -->  A - B
2667   if (!isa<Constant>(RHS))
2668     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2669       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2670
2671
2672   ConstantInt *C2;
2673   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2674     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2675       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2676
2677     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2678     ConstantInt *C1;
2679     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2680       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
2681   }
2682
2683   // X + X*C --> X * (C+1)
2684   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2685     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2686
2687   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2688   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS ||
2689       dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2690     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2691   
2692
2693   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2694   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2695     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2696       return R;
2697
2698   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2699     Value *X = 0;
2700     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
2701       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2702       return BinaryOperator::createSub(C, X);
2703     }
2704
2705     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2706     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2707       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
2708       if (Anded == CRHS) {
2709         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2710         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2711         uint64_t AddRHSV = CRHS->getZExtValue();
2712
2713         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2714         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
2715         AddRHSHighBits &= C2->getType()->getBitMask();
2716
2717         // See if the and mask includes all of these bits.
2718         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getZExtValue();
2719
2720         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2721           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2722           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2723                                                             LHS->getName()), I);
2724           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2725         }
2726       }
2727     }
2728
2729     // Try to fold constant add into select arguments.
2730     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2731       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2732         return R;
2733   }
2734
2735   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2736   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B) -> 
2737   //     intptrtype
2738   {
2739     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2740     Value *Other = RHS;
2741     if (!CI) {
2742       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2743       Other = LHS;
2744     }
2745     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2746         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2747          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2748         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2749       Value *I2 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, CI->getOperand(0),
2750                                    PointerType::get(Type::Int8Ty), I);
2751       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2752       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2753     }
2754   }
2755
2756   return Changed ? &I : 0;
2757 }
2758
2759 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2760 // highest order bit set.
2761 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2762   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2763   return (CI->getZExtValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
2764 }
2765
2766 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2767   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2768
2769   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2770     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2771
2772   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2773   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2774     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2775
2776   if (isa<UndefValue>(Op0))
2777     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2778   if (isa<UndefValue>(Op1))
2779     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2780
2781   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2782     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2783     if (C->isAllOnesValue())
2784       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2785
2786     // C - ~X == X + (1+C)
2787     Value *X = 0;
2788     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2789       return BinaryOperator::createAdd(X,
2790                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
2791     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2792     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2793     if (C->isNullValue()) {
2794       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1))
2795         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2796           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2797             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2798             if (CU->getZExtValue() == 
2799                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2800               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2801               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2802                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2803             }
2804           }
2805         }
2806         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2807           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2808             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2809             if (CU->getZExtValue() == 
2810                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2811               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2812               return BinaryOperator::createLShr(
2813                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2814             }
2815           }
2816         } 
2817     }
2818
2819     // Try to fold constant sub into select arguments.
2820     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2821       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2822         return R;
2823
2824     if (isa<PHINode>(Op0))
2825       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2826         return NV;
2827   }
2828
2829   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2830     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2831         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2832       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2833         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2834       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2835         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2836       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2837         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2838           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2839           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
2840                                            Op1I->getOperand(0));
2841       }
2842     }
2843
2844     if (Op1I->hasOneUse()) {
2845       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2846       // is not used by anyone else...
2847       //
2848       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2849           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2850         // Swap the two operands of the subexpr...
2851         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2852         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2853         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2854
2855         // Create the new top level add instruction...
2856         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2857       }
2858
2859       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2860       //
2861       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2862           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2863         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2864
2865         Value *NewNot =
2866           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2867         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2868       }
2869
2870       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2871       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2872         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2873           if (CSI->isNullValue())
2874             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2875               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2876                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2877
2878       // X - X*C --> X * (1-C)
2879       ConstantInt *C2 = 0;
2880       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2881         Constant *CP1 =
2882           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2883         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2884       }
2885     }
2886   }
2887
2888   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2889     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2890       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2891         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2892           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2893         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2894           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2895       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2896         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2897           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2898       }
2899
2900   ConstantInt *C1;
2901   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2902     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
2903       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
2904       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
2905     }
2906
2907     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2908     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2909       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
2910   }
2911   return 0;
2912 }
2913
2914 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if it
2915 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
2916 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS) {
2917   switch (pred) {
2918     case ICmpInst::ICMP_SLT: 
2919       // True if LHS s< RHS and RHS == 0
2920       return RHS->isNullValue();
2921     case ICmpInst::ICMP_SLE: 
2922       // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2923       return RHS->isAllOnesValue();
2924     case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2925       // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2926       return RHS->getZExtValue() == (1ULL << 
2927         (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1));
2928     case ICmpInst::ICMP_UGT:
2929       // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2930       return RHS->getZExtValue() ==
2931         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
2932     default:
2933       return false;
2934   }
2935 }
2936
2937 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2938   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2939   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2940
2941   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2942     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2943
2944   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2945   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2946     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2947
2948       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2949       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2950         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2951           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2952             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2953                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2954
2955       if (CI->isNullValue())
2956         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2957       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2958         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2959       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2960         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2961
2962       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getZExtValue();
2963       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2964         uint64_t C = Log2_64(Val);
2965         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2966                                       ConstantInt::get(Op0->getType(), C));
2967       }
2968     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2969       if (Op1F->isNullValue())
2970         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2971
2972       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2973       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2974       if (Op1F->getValue() == 1.0)
2975         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2976     }
2977     
2978     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2979       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2980           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2981         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2982         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2983                                                      Op1, "tmp");
2984         InsertNewInstBefore(Add, I);
2985         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2986                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2987         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2988         
2989       }
2990
2991     // Try to fold constant mul into select arguments.
2992     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2993       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2994         return R;
2995
2996     if (isa<PHINode>(Op0))
2997       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2998         return NV;
2999   }
3000
3001   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
3002     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
3003       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
3004
3005   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
3006   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
3007   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
3008   // formed.
3009   CastInst *BoolCast = 0;
3010   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
3011     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
3012       BoolCast = CI;
3013   if (!BoolCast)
3014     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
3015       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
3016         BoolCast = CI;
3017   if (BoolCast) {
3018     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
3019       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
3020       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
3021
3022       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
3023       // multiply into a shift/and combination.
3024       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
3025           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
3026         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
3027         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
3028                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
3029         Value *V =
3030           InsertNewInstBefore(
3031             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
3032                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
3033                                             ".mask"), I);
3034
3035         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
3036         // or truncate to the multiply type.
3037         if (I.getType() != V->getType()) {
3038           unsigned SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3039           unsigned DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3040           Instruction::CastOps opcode = 
3041             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
3042              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
3043           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
3044         }
3045
3046         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
3047         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
3048       }
3049     }
3050   }
3051
3052   return Changed ? &I : 0;
3053 }
3054
3055 /// This function implements the transforms on div instructions that work
3056 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
3057 /// used by the visitors to those instructions.
3058 /// @brief Transforms common to all three div instructions
3059 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3060   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3061
3062   // undef / X -> 0
3063   if (isa<UndefValue>(Op0))
3064     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3065
3066   // X / undef -> undef
3067   if (isa<UndefValue>(Op1))
3068     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3069
3070   // Handle cases involving: div X, (select Cond, Y, Z)
3071   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3072     // div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in the
3073     // same basic block, then we replace the select with Y, and the condition 
3074     // of the select with false (if the cond value is in the same BB).  If the
3075     // select has uses other than the div, this allows them to be simplified
3076     // also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
3077     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3078       if (ST->isNullValue()) {
3079         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3080         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3081           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
3082         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3083           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
3084         else
3085           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
3086         return &I;
3087       }
3088
3089     // Likewise for: div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
3090     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3091       if (ST->isNullValue()) {
3092         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3093         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3094           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
3095         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3096           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
3097         else
3098           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
3099         return &I;
3100       }
3101   }
3102
3103   return 0;
3104 }
3105
3106 /// This function implements the transforms common to both integer division
3107 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
3108 /// division instructions.
3109 /// @brief Common integer divide transforms
3110 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
3111   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3112
3113   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
3114     return Common;
3115
3116   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3117     // div X, 1 == X
3118     if (RHS->equalsInt(1))
3119       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3120
3121     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
3122     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3123       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
3124         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
3125           return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
3126                                         ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
3127         }
3128
3129     if (!RHS->isNullValue()) { // avoid X udiv 0
3130       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3131         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3132           return R;
3133       if (isa<PHINode>(Op0))
3134         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3135           return NV;
3136     }
3137   }
3138
3139   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
3140   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
3141     if (LHS->equalsInt(0))
3142       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3143
3144   return 0;
3145 }
3146
3147 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
3148   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3149
3150   // Handle the integer div common cases
3151   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3152     return Common;
3153
3154   // X udiv C^2 -> X >> C
3155   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
3156   // if so, convert to a right shift.
3157   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3158     if (uint64_t Val = C->getZExtValue())    // Don't break X / 0
3159       if (isPowerOf2_64(Val)) {
3160         uint64_t ShiftAmt = Log2_64(Val);
3161         return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
3162                                     ConstantInt::get(Op0->getType(), ShiftAmt));
3163       }
3164   }
3165
3166   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
3167   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
3168     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3169         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3170       uint64_t C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getZExtValue();
3171       if (isPowerOf2_64(C1)) {
3172         Value *N = RHSI->getOperand(1);
3173         const Type *NTy = N->getType();
3174         if (uint64_t C2 = Log2_64(C1)) {
3175           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
3176           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
3177         }
3178         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
3179       }
3180     }
3181   }
3182   
3183   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
3184   // where C1&C2 are powers of two.
3185   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
3186     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3187       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
3188         uint64_t TVA = STO->getZExtValue(), FVA = SFO->getZExtValue();
3189         if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
3190           // Compute the shift amounts
3191           unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
3192           // Construct the "on true" case of the select
3193           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
3194           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
3195                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
3196           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
3197   
3198           // Construct the "on false" case of the select
3199           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
3200           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
3201                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
3202           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
3203
3204           // construct the select instruction and return it.
3205           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
3206         }
3207       }
3208   return 0;
3209 }
3210
3211 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
3212   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3213
3214   // Handle the integer div common cases
3215   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
3216     return Common;
3217
3218   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3219     // sdiv X, -1 == -X
3220     if (RHS->isAllOnesValue())
3221       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
3222
3223     // -X/C -> X/-C
3224     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
3225       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
3226   }
3227
3228   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3229   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
3230   if (I.getType()->isInteger()) {
3231     uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
3232     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3233       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
3234     }
3235   }      
3236   
3237   return 0;
3238 }
3239
3240 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
3241   return commonDivTransforms(I);
3242 }
3243
3244 /// GetFactor - If we can prove that the specified value is at least a multiple
3245 /// of some factor, return that factor.
3246 static Constant *GetFactor(Value *V) {
3247   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V))
3248     return CI;
3249   
3250   // Unless we can be tricky, we know this is a multiple of 1.
3251   Constant *Result = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
3252   
3253   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3254   if (!I) return Result;
3255   
3256   if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
3257     // Handle multiplies by a constant, etc.
3258     return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)),
3259                                 GetFactor(I->getOperand(1)));
3260   } else if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3261     // (X<<C) -> X * (1 << C)
3262     if (Constant *ShRHS = dyn_cast<Constant>(I->getOperand(1))) {
3263       ShRHS = ConstantExpr::getShl(Result, ShRHS);
3264       return ConstantExpr::getMul(GetFactor(I->getOperand(0)), ShRHS);
3265     }
3266   } else if (I->getOpcode() == Instruction::And) {
3267     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3268       // X & 0xFFF0 is known to be a multiple of 16.
3269       unsigned Zeros = CountTrailingZeros_64(RHS->getZExtValue());
3270       if (Zeros != V->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
3271         return ConstantExpr::getShl(Result, 
3272                                     ConstantInt::get(Result->getType(), Zeros));
3273     }
3274   } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I)) {
3275     // Only handle int->int casts.
3276     if (!CI->isIntegerCast())
3277       return Result;
3278     Value *Op = CI->getOperand(0);
3279     return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), GetFactor(Op), V->getType());
3280   }    
3281   return Result;
3282 }
3283
3284 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
3285 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
3286 /// is used by the visitors to those instructions.
3287 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
3288 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3289   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3290
3291   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
3292   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
3293     if (LHS->isNullValue())
3294       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3295
3296   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
3297     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3298   if (isa<UndefValue>(Op1))
3299     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
3300
3301   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
3302   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3303     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
3304     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
3305     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
3306     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
3307     // simplified also.
3308     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
3309       if (ST->isNullValue()) {
3310         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3311         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3312           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
3313         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3314           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
3315         else
3316           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
3317         return &I;
3318       }
3319     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
3320     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
3321       if (ST->isNullValue()) {
3322         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
3323         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
3324           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
3325         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
3326           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
3327         else
3328           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
3329         return &I;
3330       }
3331   }
3332
3333   return 0;
3334 }
3335
3336 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
3337 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
3338 /// remainder instructions.
3339 /// @brief Common integer remainder transforms
3340 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
3341   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3342
3343   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
3344     return common;
3345
3346   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3347     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
3348     if (RHS->equalsInt(0))
3349       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
3350     
3351     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3352       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3353
3354     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3355       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3356         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3357           return R;
3358       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3359         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3360           return NV;
3361       }
3362       // (X * C1) % C2 --> 0  iff  C1 % C2 == 0
3363       if (ConstantExpr::getSRem(GetFactor(Op0I), RHS)->isNullValue())
3364         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3365     }
3366   }
3367
3368   return 0;
3369 }
3370
3371 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3372   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3373
3374   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3375     return common;
3376   
3377   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3378     // X urem C^2 -> X and C
3379     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3380     // if so, convert to a bitwise and.
3381     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3382       if (isPowerOf2_64(C->getZExtValue()))
3383         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
3384   }
3385
3386   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3387     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3388     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3389         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3390       unsigned C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getZExtValue();
3391       if (isPowerOf2_64(C1)) {
3392         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3393         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
3394                                                                    "tmp"), I);
3395         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
3396       }
3397     }
3398   }
3399
3400   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3401   // where C1&C2 are powers of two.
3402   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3403     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3404       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3405         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3406         if (isPowerOf2_64(STO->getZExtValue()) && 
3407             isPowerOf2_64(SFO->getZExtValue())) {
3408           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3409             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3410           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3411             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3412           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3413         }
3414       }
3415   }
3416   
3417   return 0;
3418 }
3419
3420 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3421   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3422
3423   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3424     return common;
3425   
3426   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3427     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
3428         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getSExtValue() > 0) {
3429       // X % -Y -> X % Y
3430       AddUsesToWorkList(I);
3431       I.setOperand(1, RHSNeg);
3432       return &I;
3433     }
3434  
3435   // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3436   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3437   uint64_t Mask = 1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
3438   if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3439     // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3440     return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
3441   }
3442
3443   return 0;
3444 }
3445
3446 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3447   return commonRemTransforms(I);
3448 }
3449
3450 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
3451 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3452   if (isSigned) {
3453     // Calculate 0111111111..11111
3454     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3455     int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
3456     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
3457     return C->getSExtValue() == Val-1;
3458   }
3459   return C->getZExtValue() == C->getType()->getBitMask()-1;
3460 }
3461
3462 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
3463 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3464   if (isSigned) {
3465     // Calculate 1111111111000000000000
3466     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3467     int64_t Val = -1;                    // All ones
3468     Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
3469     return C->getSExtValue() == Val+1;
3470   }
3471   return C->getZExtValue() == 1; // unsigned
3472 }
3473
3474 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3475 // constant.
3476 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3477   uint64_t V = CI->getZExtValue();
3478   return V && (V & (V-1)) == 0;
3479 }
3480
3481 #if 0   // Currently unused
3482 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
3483 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
3484   uint64_t V = CI->getZExtValue();
3485
3486   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
3487   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getZExtValue();
3488
3489   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
3490   return U && V && (U & V) == 0;
3491 }
3492 #endif
3493
3494 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3495 // This is the same as lowones(~X).
3496 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3497   uint64_t V = ~CI->getZExtValue();
3498   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
3499
3500   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
3501   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getZExtValue();
3502
3503   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
3504   return U && V && (U & V) == 0;
3505 }
3506
3507 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3508 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3509 ///
3510 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3511 ///
3512 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3513 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3514 ///
3515 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3516 ///   0  A > B
3517 ///   1  A == B
3518 ///   2  A < B
3519 ///
3520 /// <=>  Value  Definition
3521 /// 000     0   Always false
3522 /// 001     1   A >  B
3523 /// 010     2   A == B
3524 /// 011     3   A >= B
3525 /// 100     4   A <  B
3526 /// 101     5   A != B
3527 /// 110     6   A <= B
3528 /// 111     7   Always true
3529 ///  
3530 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3531   switch (ICI->getPredicate()) {
3532     // False -> 0
3533   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3534   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3535   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3536   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3537   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3538   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3539   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3540   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3541   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3542   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3543     // True -> 7
3544   default:
3545     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3546     return 0;
3547   }
3548 }
3549
3550 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3551 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3552 /// new /// ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3553 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3554 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3555   switch (code) {
3556   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3557   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3558   case  1: 
3559     if (sign)
3560       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3561     else
3562       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3563   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3564   case  3: 
3565     if (sign)
3566       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3567     else
3568       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3569   case  4: 
3570     if (sign)
3571       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3572     else
3573       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3574   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3575   case  6: 
3576     if (sign)
3577       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3578     else
3579       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3580   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3581   }
3582 }
3583
3584 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3585   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3586     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3587      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3588     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3589      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3590 }
3591
3592 namespace { 
3593 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3594 struct FoldICmpLogical {
3595   InstCombiner &IC;
3596   Value *LHS, *RHS;
3597   ICmpInst::Predicate pred;
3598   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3599     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3600       pred(ICI->getPredicate()) {}
3601   bool shouldApply(Value *V) const {
3602     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3603       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3604         return (ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS ||
3605                 ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS);
3606     return false;
3607   }
3608   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3609     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3610     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3611       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3612       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3613     }
3614
3615     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3616     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3617     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3618     unsigned Code;
3619     switch (Log.getOpcode()) {
3620     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3621     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3622     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3623     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3624     }
3625
3626     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3627                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3628       
3629     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3630     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3631       return I;
3632     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3633     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3634   }
3635 };
3636 } // end anonymous namespace
3637
3638 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3639 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3640 // guaranteed to be a binary operator.
3641 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3642                                     ConstantInt *OpRHS,
3643                                     ConstantInt *AndRHS,
3644                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3645   Value *X = Op->getOperand(0);
3646   Constant *Together = 0;
3647   if (!Op->isShift())
3648     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
3649
3650   switch (Op->getOpcode()) {
3651   case Instruction::Xor:
3652     if (Op->hasOneUse()) {
3653       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3654       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3655       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3656       And->takeName(Op);
3657       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3658     }
3659     break;
3660   case Instruction::Or:
3661     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3662       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3663
3664     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3665       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3666       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3667       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3668       Or->takeName(Op);
3669       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3670     }
3671     break;
3672   case Instruction::Add:
3673     if (Op->hasOneUse()) {
3674       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3675       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3676       // single bit constant.
3677       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getZExtValue();
3678
3679       // Clear bits that are not part of the constant.
3680       AndRHSV &= AndRHS->getType()->getBitMask();
3681
3682       // If there is only one bit set...
3683       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3684         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3685         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3686         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3687         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getZExtValue();
3688
3689         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3690         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3691           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3692           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3693           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3694           // no effect.
3695           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3696             TheAnd.setOperand(0, X);
3697             return &TheAnd;
3698           } else {
3699             // Pull the XOR out of the AND.
3700             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3701             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3702             NewAnd->takeName(Op);
3703             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3704           }
3705         }
3706       }
3707     }
3708     break;
3709
3710   case Instruction::Shl: {
3711     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3712     // the anded constant includes them, clear them now!
3713     //
3714     Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
3715     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
3716     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
3717
3718     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
3719       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3720     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3721       TheAnd.setOperand(1, CI);
3722       return &TheAnd;
3723     }
3724     break;
3725   }
3726   case Instruction::LShr:
3727   {
3728     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3729     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3730     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3731     //
3732     Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
3733     Constant *ShrMask = ConstantExpr::getLShr(AllOne, OpRHS);
3734     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
3735
3736     if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
3737       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3738     } else if (CI != AndRHS) {
3739       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3740       return &TheAnd;
3741     }
3742     break;
3743   }
3744   case Instruction::AShr:
3745     // Signed shr.
3746     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3747     // with an and.
3748     if (Op->hasOneUse()) {
3749       Constant *AllOne = ConstantInt::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
3750       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getLShr(AllOne, OpRHS);
3751       Constant *C = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
3752       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3753         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3754         // Make the argument unsigned.
3755         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3756         ShVal = InsertNewInstBefore(
3757             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3758                                    Op->getName()), TheAnd);
3759         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3760       }
3761     }
3762     break;
3763   }
3764   return 0;
3765 }
3766
3767
3768 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3769 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3770 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3771 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3772 /// insert new instructions.
3773 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3774                                            bool isSigned, bool Inside, 
3775                                            Instruction &IB) {
3776   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3777             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3778          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3779     
3780   if (Inside) {
3781     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3782       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3783
3784     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3785     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3786     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3787         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3788       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3789     }
3790
3791     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3792     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3793     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3794     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3795     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3796     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3797   }
3798
3799   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3800     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3801
3802   // V < Min || V >= Hi ->'V > Hi-1'
3803   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3804   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3805     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3806         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3807     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3808   }
3809
3810   // Emit V-Lo > Hi-1-Lo
3811   Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3812   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3813   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3814   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3815   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3816 }
3817
3818 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3819 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3820 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3821 // not, since all 1s are not contiguous.
3822 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, unsigned &MB, unsigned &ME) {
3823   uint64_t V = Val->getZExtValue();
3824   if (!isShiftedMask_64(V)) return false;
3825
3826   // look for the first zero bit after the run of ones
3827   MB = 64-CountLeadingZeros_64((V - 1) ^ V);
3828   // look for the first non-zero bit
3829   ME = 64-CountLeadingZeros_64(V);
3830   return true;
3831 }
3832
3833
3834
3835 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3836 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3837 /// the following xforms:
3838 /// 
3839 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3840 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3841 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3842 ///
3843 /// return (A +/- B).
3844 ///
3845 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3846                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3847                                         Instruction &I) {
3848   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3849   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3850       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3851
3852   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3853
3854   switch (LHSI->getOpcode()) {
3855   default: return 0;
3856   case Instruction::And:
3857     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
3858       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3859       if ((Mask->getZExtValue() & Mask->getZExtValue()+1) == 0)
3860         break;
3861
3862       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3863       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3864       // is all N is, ignore it.
3865       unsigned MB, ME;
3866       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3867         uint64_t Mask = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitMask();
3868         Mask >>= 64-MB+1;
3869         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3870           break;
3871       }
3872     }
3873     return 0;
3874   case Instruction::Or:
3875   case Instruction::Xor:
3876     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3877     if ((Mask->getZExtValue() & Mask->getZExtValue()+1) == 0 &&
3878         ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
3879       break;
3880     return 0;
3881   }
3882   
3883   Instruction *New;
3884   if (isSub)
3885     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3886   else
3887     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3888   return InsertNewInstBefore(New, I);
3889 }
3890
3891 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3892   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3893   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3894
3895   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3896     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3897
3898   // and X, X = X
3899   if (Op0 == Op1)
3900     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3901
3902   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3903   // purpose is to compute bits we don't care about.
3904   uint64_t KnownZero, KnownOne;
3905   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3906     if (SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
3907                              KnownZero, KnownOne))
3908     return &I;
3909   } else {
3910     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3911       if (CP->isAllOnesValue())
3912         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3913     }
3914   }
3915   
3916   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3917     uint64_t AndRHSMask = AndRHS->getZExtValue();
3918     uint64_t TypeMask = cast<IntegerType>(Op0->getType())->getBitMask();
3919     uint64_t NotAndRHS = AndRHSMask^TypeMask;
3920
3921     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3922     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3923       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3924       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3925       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3926       switch (Op0I->getOpcode()) {
3927       case Instruction::Xor:
3928       case Instruction::Or:
3929         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3930         if (Op0I->hasOneUse()) {
3931           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3932             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3933             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3934                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3935             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3936             return BinaryOperator::create(
3937                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3938           }
3939           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3940               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3941             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3942             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3943                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3944             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3945             return BinaryOperator::create(
3946                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3947           }
3948         }
3949
3950         break;
3951       case Instruction::Add:
3952         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3953         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3954         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3955         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3956           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3957         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3958           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3959         break;
3960
3961       case Instruction::Sub:
3962         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3963         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3964         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3965         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3966           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3967         break;
3968       }
3969
3970       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3971         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3972           return Res;
3973     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3974       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3975       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3976       // frequently occurs for bitfield accesses.
3977       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3978         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3979             CastOp->getNumOperands() == 2)
3980           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
3981             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3982               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3983               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3984               // This will fold the two constants together, which may allow 
3985               // other simplifications.
3986               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3987                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3988                 CastOp->getName()+".shrunk");
3989               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3990               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3991               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3992               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3993               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3994             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3995               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3996               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3997               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3998               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3999                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
4000             }
4001       }
4002     }
4003
4004     // Try to fold constant and into select arguments.
4005     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4006       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4007         return R;
4008     if (isa<PHINode>(Op0))
4009       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4010         return NV;
4011   }
4012
4013   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
4014   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
4015
4016   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
4017     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4018
4019   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
4020   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4021     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
4022                                                I.getName()+".demorgan");
4023     InsertNewInstBefore(Or, I);
4024     return BinaryOperator::createNot(Or);
4025   }
4026   
4027   {
4028     Value *A = 0, *B = 0;
4029     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
4030       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
4031         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4032     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))
4033       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
4034         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4035     
4036     if (Op0->hasOneUse() &&
4037         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4038       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
4039         I.swapOperands();     // Simplify below
4040         std::swap(Op0, Op1);
4041       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
4042         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
4043         I.swapOperands();     // Simplify below
4044         std::swap(Op0, Op1);
4045       }
4046     }
4047     if (Op1->hasOneUse() &&
4048         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4049       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
4050         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
4051         std::swap(A, B);
4052       }
4053       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
4054         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
4055         InsertNewInstBefore(NotB, I);
4056         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4057       }
4058     }
4059   }
4060   
4061   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4062     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4063     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4064       return R;
4065
4066     Value *LHSVal, *RHSVal;
4067     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4068     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4069     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4070       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4071         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
4072             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
4073             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4074             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4075             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4076             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
4077           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4078           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
4079             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
4080           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
4081           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4082           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
4083             std::swap(LHS, RHS);
4084             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4085             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4086           }
4087
4088           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4089           // comparing a value against two constants and and'ing the result
4090           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4091           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
4092           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
4093           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
4094           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4095
4096           switch (LHSCC) {
4097           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4098           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4099             switch (RHSCC) {
4100             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4101             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
4102             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4103             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
4104               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4105             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
4106             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4107             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
4108               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4109             }
4110           case ICmpInst::ICMP_NE:
4111             switch (RHSCC) {
4112             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4113             case ICmpInst::ICMP_ULT:
4114               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
4115                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
4116               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
4117             case ICmpInst::ICMP_SLT:
4118               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
4119                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
4120               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
4121             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
4122             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
4123             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
4124               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4125             case ICmpInst::ICMP_NE:
4126               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
4127                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4128                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4129                                                       LHSVal->getName()+".off");
4130                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4131                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
4132                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
4133               }
4134               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
4135             }
4136             break;
4137           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4138             switch (RHSCC) {
4139             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4140             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
4141             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
4142               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4143             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
4144               break;
4145             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
4146             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
4147               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4148             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
4149               break;
4150             }
4151             break;
4152           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4153             switch (RHSCC) {
4154             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4155             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
4156             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
4157               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4158             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
4159               break;
4160             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
4161             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
4162               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4163             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
4164               break;
4165             }
4166             break;
4167           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4168             switch (RHSCC) {
4169             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4170             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
4171               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4172             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
4173               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4174             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
4175               break;
4176             case ICmpInst::ICMP_NE:
4177               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
4178                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
4179               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
4180             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
4181               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
4182                                      true, I);
4183             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
4184               break;
4185             }
4186             break;
4187           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4188             switch (RHSCC) {
4189             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4190             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X s> 13
4191               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4192             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
4193               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4194             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
4195               break;
4196             case ICmpInst::ICMP_NE:
4197               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
4198                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
4199               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
4200             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
4201               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
4202                                      true, I);
4203             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
4204               break;
4205             }
4206             break;
4207           }
4208         }
4209   }
4210
4211   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4212   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4213     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4214       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4215         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4216         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4217             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4218             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4219                               I.getType(), TD) &&
4220             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4221                               I.getType(), TD)) {
4222           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
4223                                                          Op1C->getOperand(0),
4224                                                          I.getName());
4225           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4226           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4227         }
4228       }
4229     
4230   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4231   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4232     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4233       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4234           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4235           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4236         Instruction *NewOp =
4237           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
4238                                                         SI1->getOperand(0),
4239                                                         SI0->getName()), I);
4240         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4241                                       SI1->getOperand(1));
4242       }
4243   }
4244
4245   return Changed ? &I : 0;
4246 }
4247
4248 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
4249 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
4250 /// yet, fill it in and return false.
4251 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4252   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
4253   if (I == 0) return true;
4254
4255   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
4256   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
4257     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
4258            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
4259   
4260   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
4261   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
4262   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4263     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
4264     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getZExtValue() !=
4265         8*(ByteValues.size()-1))
4266       return true;
4267     
4268     unsigned DestNo;
4269     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4270       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
4271       DestNo = ByteValues.size()-1;
4272     } else {
4273       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
4274       DestNo = 0;
4275     }
4276     
4277     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4278     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4279     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
4280       return true;
4281     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
4282     return false;
4283   }
4284   
4285   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
4286   // don't have this.
4287   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
4288   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
4289   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
4290       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
4291     return true;
4292   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
4293
4294   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
4295   if (ShiftAmt->getZExtValue() & 7 ||
4296       ShiftAmt->getZExtValue() > 8*ByteValues.size())
4297     return true;
4298   
4299   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
4300   unsigned DestByte;
4301   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
4302     if (AndAmt->getZExtValue() == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
4303       break;
4304   // Unknown mask for bswap.
4305   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
4306   
4307   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
4308   unsigned SrcByte;
4309   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
4310     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
4311   else
4312     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
4313   
4314   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
4315   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
4316     return true;
4317   
4318   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4319   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4320   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
4321     return true;
4322   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
4323   return false;
4324 }
4325
4326 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4327 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4328 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4329   // We cannot bswap one byte.
4330   if (I.getType() == Type::Int8Ty)
4331     return 0;
4332   
4333   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4334   /// defines each byte.
4335   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4336   ByteValues.resize(TD->getTypeSize(I.getType()));
4337     
4338   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4339   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
4340       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
4341     return 0;
4342   
4343   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4344   Value *V = ByteValues[0];
4345   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4346   
4347   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4348   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4349     if (ByteValues[i] != V)
4350       return 0;
4351     
4352   // If they do then *success* we can turn this into a bswap.  Figure out what
4353   // bswap to make it into.
4354   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4355   const char *FnName = 0;
4356   if (I.getType() == Type::Int16Ty)
4357     FnName = "llvm.bswap.i16";
4358   else if (I.getType() == Type::Int32Ty)
4359     FnName = "llvm.bswap.i32";
4360   else if (I.getType() == Type::Int64Ty)
4361     FnName = "llvm.bswap.i64";
4362   else
4363     assert(0 && "Unknown integer type!");
4364   Constant *F = M->getOrInsertFunction(FnName, I.getType(), I.getType(), NULL);
4365   return new CallInst(F, V);
4366 }
4367
4368
4369 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4370   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4371   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4372
4373   if (isa<UndefValue>(Op1))
4374     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
4375                                ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4376
4377   // or X, X = X
4378   if (Op0 == Op1)
4379     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4380
4381   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4382   // purpose is to compute bits we don't care about.
4383   uint64_t KnownZero, KnownOne;
4384   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
4385       SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
4386                            KnownZero, KnownOne))
4387     return &I;
4388   
4389   // or X, -1 == -1
4390   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4391     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4392     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4393     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4394       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
4395       InsertNewInstBefore(Or, I);
4396       Or->takeName(Op0);
4397       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
4398     }
4399
4400     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4401     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4402       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
4403       InsertNewInstBefore(Or, I);
4404       Or->takeName(Op0);
4405       return BinaryOperator::createXor(Or,
4406                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
4407     }
4408
4409     // Try to fold constant and into select arguments.
4410     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4411       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4412         return R;
4413     if (isa<PHINode>(Op0))
4414       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4415         return NV;
4416   }
4417
4418   Value *A = 0, *B = 0;
4419   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4420
4421   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4422     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4423       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4424   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4425     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4426       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4427
4428   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4429   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4430   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4431       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4432       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4433        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4434     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4435       return BSwap;
4436   }
4437   
4438   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4439   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4440       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getZExtValue())) {
4441     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
4442     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4443     NOr->takeName(Op0);
4444     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4445   }
4446
4447   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4448   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4449       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getZExtValue())) {
4450     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
4451     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4452     NOr->takeName(Op0);
4453     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4454   }
4455
4456   // (A & C1)|(B & C2)
4457   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4458       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
4459
4460     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
4461       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
4462
4463
4464     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4465     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4466     // replace with V+N.
4467     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
4468       Value *V1 = 0, *V2 = 0;
4469       if ((C2->getZExtValue() & (C2->getZExtValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4470           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4471         // Add commutes, try both ways.
4472         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getZExtValue()))
4473           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4474         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getZExtValue()))
4475           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4476       }
4477       // Or commutes, try both ways.
4478       if ((C1->getZExtValue() & (C1->getZExtValue()+1)) == 0 &&
4479           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4480         // Add commutes, try both ways.
4481         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getZExtValue()))
4482           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4483         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getZExtValue()))
4484           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4485       }
4486     }
4487   }
4488   
4489   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4490   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4491     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4492       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4493           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4494           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4495         Instruction *NewOp =
4496         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
4497                                                      SI1->getOperand(0),
4498                                                      SI0->getName()), I);
4499         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4500                                       SI1->getOperand(1));
4501       }
4502   }
4503
4504   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4505     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4506       return ReplaceInstUsesWith(I,
4507                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4508   } else {
4509     A = 0;
4510   }
4511   // Note, A is still live here!
4512   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4513     if (Op0 == B)
4514       return ReplaceInstUsesWith(I,
4515                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4516
4517     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4518     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4519       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
4520                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4521       return BinaryOperator::createNot(And);
4522     }
4523   }
4524
4525   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4526   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4527     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4528       return R;
4529
4530     Value *LHSVal, *RHSVal;
4531     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4532     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4533     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4534       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4535         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4536             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4537             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4538             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4539             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4540             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE) {
4541           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4542           ICmpInst::Predicate GT = ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ? 
4543             ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT;
4544           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
4545           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4546           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
4547             std::swap(LHS, RHS);
4548             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4549             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4550           }
4551
4552           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4553           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4554           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4555           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4556           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4557           // equal.
4558           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4559
4560           switch (LHSCC) {
4561           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4562           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4563             switch (RHSCC) {
4564             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4565             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4566               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4567                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4568                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4569                                                       LHSVal->getName()+".off");
4570                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4571                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4572                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4573               }
4574               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4575             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4576             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4577               break;
4578             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4579             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4580             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4581               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4582             }
4583             break;
4584           case ICmpInst::ICMP_NE:
4585             switch (RHSCC) {
4586             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4587             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4588             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4589             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4590               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4591             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4592             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4593             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4594               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4595             }
4596             break;
4597           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4598             switch (RHSCC) {
4599             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4600             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4601               break;
4602             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4603               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4604                                      false, I);
4605             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4606               break;
4607             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4608             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4609               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4610             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4611               break;
4612             }
4613             break;
4614           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4615             switch (RHSCC) {
4616             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4617             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4618               break;
4619             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4620               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4621                                      false, I);
4622             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4623               break;
4624             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4625             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4626               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4627             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4628               break;
4629             }
4630             break;
4631           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4632             switch (RHSCC) {
4633             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4634             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4635             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4636               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4637             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4638               break;
4639             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4640             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4641               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4642             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4643               break;
4644             }
4645             break;
4646           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4647             switch (RHSCC) {
4648             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4649             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4650             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4651               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4652             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4653               break;
4654             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4655             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4656               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4657             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4658               break;
4659             }
4660             break;
4661           }
4662         }
4663   }
4664     
4665   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4666   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4667     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4668       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4669         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4670         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4671             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4672             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4673                               I.getType(), TD) &&
4674             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4675                               I.getType(), TD)) {
4676           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4677                                                         Op1C->getOperand(0),
4678                                                         I.getName());
4679           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4680           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4681         }
4682       }
4683       
4684
4685   return Changed ? &I : 0;
4686 }
4687
4688 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4689 struct XorSelf {
4690   Value *RHS;
4691   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4692   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4693   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4694     return &Xor;
4695   }
4696 };
4697
4698
4699 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4700   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4701   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4702
4703   if (isa<UndefValue>(Op1))
4704     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4705
4706   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4707   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4708     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
4709     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4710   }
4711   
4712   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4713   // purpose is to compute bits we don't care about.
4714   uint64_t KnownZero, KnownOne;
4715   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
4716       SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
4717                            KnownZero, KnownOne))
4718     return &I;
4719
4720   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4721     // xor (icmp A, B), true = not (icmp A, B) = !icmp A, B
4722     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4723       if (RHS == ConstantInt::getTrue() && ICI->hasOneUse())
4724         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4725                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4726
4727     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4728       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4729       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4730         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4731           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4732           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4733                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4734           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4735         }
4736
4737       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
4738       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
4739         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4740         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4741           Instruction *NotY =
4742             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4743                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4744           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4745           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4746         }
4747       }
4748
4749       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
4750         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4751           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4752           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4753             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4754             return BinaryOperator::createSub(
4755                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4756                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4757                                           Op0I->getOperand(0));
4758           }
4759         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4760           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4761           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getZExtValue())) {
4762             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4763             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4764             // NewRHS.
4765             Constant *CommonBits = ConstantExpr::getAnd(Op0CI, RHS);
4766             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4767                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4768             AddToWorkList(Op0I);
4769             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4770             I.setOperand(1, NewRHS);
4771             return &I;
4772           }
4773         }
4774     }
4775
4776     // Try to fold constant and into select arguments.
4777     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4778       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4779         return R;
4780     if (isa<PHINode>(Op0))
4781       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4782         return NV;
4783   }
4784
4785   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4786     if (X == Op1)
4787       return ReplaceInstUsesWith(I,
4788                                 ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4789
4790   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4791     if (X == Op0)
4792       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
4793
4794   
4795   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4796   if (Op1I) {
4797     Value *A, *B;
4798     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4799       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4800         Op1I->swapOperands();
4801         I.swapOperands();
4802         std::swap(Op0, Op1);
4803       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4804         I.swapOperands();     // Simplified below.
4805         std::swap(Op0, Op1);
4806       }
4807     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4808       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4809         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4810       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4811         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4812     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4813       if (A == Op0)                                        // A^(A&B) -> A^(B&A)
4814         Op1I->swapOperands();
4815       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4816         I.swapOperands();     // Simplified below.
4817         std::swap(Op0, Op1);
4818       }
4819     }
4820   }
4821   
4822   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4823   if (Op0I) {
4824     Value *A, *B;
4825     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4826       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4827         std::swap(A, B);
4828       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4829         Instruction *NotB =
4830           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4831         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4832       }
4833     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4834       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4835         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4836       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4837         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4838     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4839       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4840         std::swap(A, B);
4841       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4842           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4843         Instruction *N =
4844           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4845         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4846       }
4847     }
4848   }
4849   
4850   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4851   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4852       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4853       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4854       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4855     Instruction *NewOp =
4856       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4857                                                     Op1I->getOperand(0),
4858                                                     Op0I->getName()), I);
4859     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4860                                   Op1I->getOperand(1));
4861   }
4862     
4863   if (Op0I && Op1I) {
4864     Value *A, *B, *C, *D;
4865     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4866     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4867         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4868       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4869         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4870     }
4871     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4872     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4873         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4874       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4875         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4876     }
4877     
4878     // (A & B)^(C & D)
4879     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4880         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4881         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4882       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4883       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4884       if (A == C)
4885         X = A, Y = B, Z = D;
4886       else if (A == D)
4887         X = A, Y = B, Z = C;
4888       else if (B == C)
4889         X = B, Y = A, Z = D;
4890       else if (B == D)
4891         X = B, Y = A, Z = C;
4892       
4893       if (X) {
4894         Instruction *NewOp =
4895         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4896         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4897       }
4898     }
4899   }
4900     
4901   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4902   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4903     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4904       return R;
4905
4906   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4907   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) 
4908     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4909       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4910         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4911         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4912             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4913             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4914                               I.getType(), TD) &&
4915             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4916                               I.getType(), TD)) {
4917           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4918                                                          Op1C->getOperand(0),
4919                                                          I.getName());
4920           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4921           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4922         }
4923       }
4924
4925   return Changed ? &I : 0;
4926 }
4927
4928 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
4929   return C->getSExtValue() >= 0;
4930 }
4931
4932 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4933 /// overflowed for this type.
4934 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4935                             ConstantInt *In2) {
4936   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
4937
4938   return cast<ConstantInt>(Result)->getZExtValue() <
4939          cast<ConstantInt>(In1)->getZExtValue();
4940 }
4941
4942 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4943 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4944 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4945 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4946   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4947   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4948   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4949   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4950
4951   // Build a mask for high order bits.
4952   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-TD.getPointerSize()*8);
4953
4954   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4955     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4956     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4957     Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4958     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
4959       if (!OpC->isNullValue()) {
4960         OpC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4961         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4962         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4963           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4964         else {
4965           // Emit an add instruction.
4966           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4967              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4968                                        GEP->getName()+".offs"), I);
4969         }
4970       }
4971     } else {
4972       // Convert to correct type.
4973       Op = IC.InsertNewInstBefore(CastInst::createSExtOrBitCast(Op, IntPtrTy,
4974                                                Op->getName()+".c"), I);
4975       if (Size != 1)
4976         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4977         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4978                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
4979
4980       // Emit an add instruction.
4981       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4982                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
4983     }
4984   }
4985   return Result;
4986 }
4987
4988 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4989 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4990 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4991                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4992                                        Instruction &I) {
4993   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4994
4995   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4996     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4997       RHS = CI->getOperand(0);
4998
4999   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5000   if (PtrBase == RHS) {
5001     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
5002     // OFFSET if this is a icmp_eq or icmp_ne comparison, just return whether 
5003     // each index is zero or not.
5004     if (Cond == ICmpInst::ICMP_EQ || Cond == ICmpInst::ICMP_NE) {
5005       Instruction *InVal = 0;
5006       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
5007       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
5008         bool EmitIt = true;
5009         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
5010           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
5011             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
5012           if (C->isNullValue())
5013             EmitIt = false;
5014           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
5015             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
5016           } else if (isa<ConstantInt>(C))
5017             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5018                                  ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5019                                                   Cond == ICmpInst::ICMP_NE));
5020         }
5021
5022         if (EmitIt) {
5023           Instruction *Comp =
5024             new ICmpInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
5025                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
5026           if (InVal == 0)
5027             InVal = Comp;
5028           else {
5029             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
5030             InsertNewInstBefore(Comp, I);
5031             if (Cond == ICmpInst::ICMP_NE)   // True if any are unequal
5032               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
5033             else                              // True if all are equal
5034               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
5035           }
5036         }
5037       }
5038
5039       if (InVal)
5040         return InVal;
5041       else
5042         // No comparison is needed here, all indexes = 0
5043         ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5044                                                 Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
5045     }
5046
5047     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5048     // the result to fold to a constant!
5049     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
5050       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5051       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5052       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5053                           Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5054     }
5055   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5056     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5057     // compare the base pointer.
5058     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5059       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5060       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5061                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5062       if (IndicesTheSame)
5063         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5064           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5065             IndicesTheSame = false;
5066             break;
5067           }
5068
5069       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5070       if (IndicesTheSame)
5071         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5072                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5073
5074       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5075       // different, bail out.
5076       return 0;
5077     }
5078
5079     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5080     bool AllZeros = true;
5081     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5082       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5083           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5084         AllZeros = false;
5085         break;
5086       }
5087     if (AllZeros)
5088       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5089                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5090
5091     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5092     AllZeros = true;
5093     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5094       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5095           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5096         AllZeros = false;
5097         break;
5098       }
5099     if (AllZeros)
5100       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5101
5102     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5103       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5104       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5105       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5106       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5107         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5108           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5109                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5110             // Irreconcilable differences.
5111             NumDifferences = 2;
5112             break;
5113           } else {
5114             if (NumDifferences++) break;
5115             DiffOperand = i;
5116           }
5117         }
5118
5119       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5120         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5121                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5122                                                     Cond == ICmpInst::ICMP_EQ));
5123       else if (NumDifferences == 1) {
5124         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5125         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5126         // Make sure we do a signed comparison here.
5127         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5128       }
5129     }
5130
5131     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5132     // the result to fold to a constant!
5133     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5134         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5135       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5136       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5137       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5138       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5139     }
5140   }
5141   return 0;
5142 }
5143
5144 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5145   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5146   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5147
5148   // Fold trivial predicates.
5149   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5150     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5151   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5152     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5153   
5154   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5155   if (Op0 == Op1) {
5156     switch (I.getPredicate()) {
5157     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5158     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5159     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5160     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5161       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5162     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5163     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5164     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5165       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5166       
5167     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5168     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5169     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5170     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5171       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5172       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5173       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5174       return &I;
5175       
5176     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5177     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5178     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5179     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5180       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5181       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5182       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5183       return &I;
5184     }
5185   }
5186     
5187   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5188     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5189
5190   // Handle fcmp with constant RHS
5191   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5192     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5193       switch (LHSI->getOpcode()) {
5194       case Instruction::PHI:
5195         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5196           return NV;
5197         break;
5198       case Instruction::Select:
5199         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5200         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5201         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5202         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5203         if (LHSI->hasOneUse()) {
5204           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5205             // Fold the known value into the constant operand.
5206             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5207             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5208             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5209                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5210                                                       I.getName()), I);
5211           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5212             // Fold the known value into the constant operand.
5213             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5214             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5215             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5216                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5217                                                       I.getName()), I);
5218           }
5219         }
5220
5221         if (Op1)
5222           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5223         break;
5224       }
5225   }
5226
5227   return Changed ? &I : 0;
5228 }
5229
5230 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5231   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5232   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5233   const Type *Ty = Op0->getType();
5234
5235   // icmp X, X
5236   if (Op0 == Op1)
5237     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5238                                                    isTrueWhenEqual(I)));
5239
5240   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5241     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5242
5243   // icmp of GlobalValues can never equal each other as long as they aren't
5244   // external weak linkage type.
5245   if (GlobalValue *GV0 = dyn_cast<GlobalValue>(Op0))
5246     if (GlobalValue *GV1 = dyn_cast<GlobalValue>(Op1))
5247       if (!GV0->hasExternalWeakLinkage() || !GV1->hasExternalWeakLinkage())
5248         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5249                                                        !isTrueWhenEqual(I)));
5250
5251   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5252   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5253   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5254        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5255       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5256        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5257     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5258                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
5259
5260   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5261   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5262     switch (I.getPredicate()) {
5263     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5264     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
5265       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5266       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5267       return BinaryOperator::createNot(Xor);
5268     }
5269     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
5270       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
5271
5272     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5273     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5274       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
5275       // FALL THROUGH
5276     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5277     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
5278       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5279       InsertNewInstBefore(Not, I);
5280       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
5281     }
5282     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5283     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5284       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
5285       // FALL THROUGH
5286     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5287     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
5288       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5289       InsertNewInstBefore(Not, I);
5290       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
5291     }
5292     }
5293   }
5294
5295   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5296   // can be folded into the comparison.
5297   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5298     switch (I.getPredicate()) {
5299     default: break;
5300     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
5301       if (CI->isMinValue(false))
5302         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5303       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
5304         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
5305       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
5306         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5307       break;
5308
5309     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5310       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
5311         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5312       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
5313         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5314       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
5315         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5316       break;
5317
5318     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5319       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
5320         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5321       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
5322         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5323       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
5324         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5325       break;
5326
5327     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5328       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
5329         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5330       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
5331         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5332       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
5333         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5334       break;
5335
5336     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5337       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5338         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5339       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
5340         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5341       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
5342         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5343       break;
5344
5345     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5346       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5347         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5348       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
5349         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5350       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
5351         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5352       break;
5353
5354     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5355       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5356         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5357       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
5358         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5359       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5360         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5361       break;
5362
5363     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5364       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5365         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5366       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5367         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5368       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5369         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5370       break;
5371     }
5372
5373     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5374     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5375     // already been handled above, this requires little checking.
5376     //
5377     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULE)
5378       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5379     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLE)
5380       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5381     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGE)
5382       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5383     if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGE)
5384       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5385     
5386     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5387     // in the input.
5388     uint64_t KnownZero, KnownOne;
5389     if (SimplifyDemandedBits(Op0, cast<IntegerType>(Ty)->getBitMask(),
5390                              KnownZero, KnownOne, 0))
5391       return &I;
5392         
5393     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5394     // in.
5395     if (KnownOne | KnownZero) {
5396       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5397       // EQ and NE we use unsigned values.
5398       uint64_t UMin = 0, UMax = 0, URHSVal = 0;
5399       int64_t SMin = 0, SMax = 0, SRHSVal = 0;
5400       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5401         SRHSVal = CI->getSExtValue();
5402         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, SMin, 
5403                                                SMax);
5404       } else {
5405         URHSVal = CI->getZExtValue();
5406         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, UMin, 
5407                                                  UMax);
5408       }
5409       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5410       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5411       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5412         if (UMax < URHSVal || UMin > URHSVal)
5413           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5414         break;
5415       case ICmpInst::ICMP_NE:
5416         if (UMax < URHSVal || UMin > URHSVal)
5417           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5418         break;
5419       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5420         if (UMax < URHSVal)
5421           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5422         if (UMin > URHSVal)
5423           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5424         break;
5425       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5426         if (UMin > URHSVal)
5427           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5428         if (UMax < URHSVal)
5429           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5430         break;
5431       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5432         if (SMax < SRHSVal)
5433           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5434         if (SMin > SRHSVal)
5435           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5436         break;
5437       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5438         if (SMin > SRHSVal)
5439           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5440         if (SMax < SRHSVal)
5441           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5442         break;
5443       }
5444     }
5445           
5446     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5447     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5448     // instruction can be folded into the icmp 
5449     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5450       switch (LHSI->getOpcode()) {
5451       case Instruction::And:
5452         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5453             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5454           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5455
5456           // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5457           // and/compare to be the input width without changing the value
5458           // produced, eliminating a cast.
5459           if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5460             // We can do this transformation if either the AND constant does not
5461             // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5462             // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5463             // bit would not work.
5464             if (Cast->hasOneUse() && isa<TruncInst>(Cast) &&
5465                 (I.isEquality() ||
5466                  (AndCST->getZExtValue() == (uint64_t)AndCST->getSExtValue()) &&
5467                  (CI->getZExtValue() == (uint64_t)CI->getSExtValue()))) {
5468               ConstantInt *NewCST;
5469               ConstantInt *NewCI;
5470               NewCST = ConstantInt::get(Cast->getOperand(0)->getType(),
5471                                          AndCST->getZExtValue());
5472               NewCI = ConstantInt::get(Cast->getOperand(0)->getType(),
5473                                         CI->getZExtValue());
5474               Instruction *NewAnd = 
5475                 BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0), NewCST, 
5476                                           LHSI->getName());
5477               InsertNewInstBefore(NewAnd, I);
5478               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NewAnd, NewCI);
5479             }
5480           }
5481           
5482           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5483           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5484           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5485           // access.
5486           BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5487           if (Shift && !Shift->isShift())
5488             Shift = 0;
5489
5490           ConstantInt *ShAmt;
5491           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5492           const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5493           const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5494
5495           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5496           // into the mask.  This can only happen with signed shift
5497           // rights, as they sign-extend.
5498           if (ShAmt) {
5499             bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5500             if (!CanFold) {
5501               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5502               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5503               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getZExtValue();
5504               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
5505
5506               Constant *OShAmt = ConstantInt::get(AndTy, ShAmtVal);
5507               Constant *ShVal =
5508                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(AndTy), 
5509                                      OShAmt);
5510               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
5511                 CanFold = true;
5512             }
5513
5514             if (CanFold) {
5515               Constant *NewCst;
5516               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5517                 NewCst = ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt);
5518               else
5519                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
5520
5521               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5522               // compared.
5523               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
5524                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5525                 // As a special case, check to see if this means that the
5526                 // result is always true or false now.
5527                 if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5528                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5529                 if (I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5530                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5531               } else {
5532                 I.setOperand(1, NewCst);
5533                 Constant *NewAndCST;
5534                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5535                   NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5536                 else
5537                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5538                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5539                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5540                 AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5541                 AddUsesToWorkList(I);
5542                 return &I;
5543               }
5544             }
5545           }
5546           
5547           // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5548           // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5549           // of a loop if Y is invariant and X is not.
5550           if (Shift && Shift->hasOneUse() && CI->isNullValue() &&
5551               I.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5552               isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5553             // Compute C << Y.
5554             Value *NS;
5555             if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5556               NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5557                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5558             } else {
5559               // Insert a logical shift.
5560               NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5561                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5562             }
5563             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), I);
5564
5565             // Compute X & (C << Y).
5566             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(
5567                 Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5568             InsertNewInstBefore(NewAnd, I);
5569             
5570             I.setOperand(0, NewAnd);
5571             return &I;
5572           }
5573         }
5574         break;
5575
5576       case Instruction::Shl:         // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5577         if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5578           if (I.isEquality()) {
5579             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5580
5581             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5582             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5583             // simplified.
5584             if (ShAmt->getZExtValue() >= TypeBits)
5585               break;
5586
5587             // If we are comparing against bits always shifted out, the
5588             // comparison cannot succeed.
5589             Constant *Comp =
5590               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt), ShAmt);
5591             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5592               bool IsICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5593               Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5594               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
5595             }
5596
5597             if (LHSI->hasOneUse()) {
5598               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5599               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getZExtValue();
5600               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
5601               Constant *Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
5602
5603               Instruction *AndI =
5604                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5605                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
5606               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
5607               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And,
5608                                      ConstantExpr::getLShr(CI, ShAmt));
5609             }
5610           }
5611         }
5612         break;
5613
5614       case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5615       case Instruction::AShr:
5616         if (ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5617           if (I.isEquality()) {
5618             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5619             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5620             // simplified.
5621             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5622             if (ShAmt->getZExtValue() >= TypeBits)
5623               break;
5624
5625             // If we are comparing against bits always shifted out, the
5626             // comparison cannot succeed.
5627             Constant *Comp;
5628             if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr) 
5629               Comp = ConstantExpr::getLShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), 
5630                                            ShAmt);
5631             else
5632               Comp = ConstantExpr::getAShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), 
5633                                            ShAmt);
5634
5635             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5636               bool IsICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5637               Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5638               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
5639             }
5640
5641             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
5642               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getZExtValue();
5643
5644               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5645               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
5646               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
5647               Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
5648               Constant *Mask = ConstantInt::get(CI->getType(), Val);
5649
5650               Instruction *AndI =
5651                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5652                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
5653               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
5654               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And,
5655                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
5656             }
5657           }
5658         }
5659         break;
5660
5661       case Instruction::SDiv:
5662       case Instruction::UDiv:
5663         // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5664         // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5665         // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5666         // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5667         // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5668         // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5669         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5670           // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5671           // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5672           // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5673           // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5674           // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5675           // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5676           // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5677           // if it finds it. 
5678           bool DivIsSigned = LHSI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5679           if (!I.isEquality() && DivIsSigned != I.isSignedPredicate())
5680             break;
5681
5682           // Initialize the variables that will indicate the nature of the
5683           // range check.
5684           bool LoOverflow = false, HiOverflow = false;
5685           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5686
5687           // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5688           // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5689           // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5690           // instead of computing a divide. 
5691           ConstantInt *Prod = 
5692             cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(CI, DivRHS));
5693
5694           // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5695           // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5696           // as in the LHS instruction that we're folding. 
5697           bool ProdOV = !DivRHS->isNullValue() && 
5698             (DivIsSigned ?  ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5699               ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CI;
5700
5701           // Get the ICmp opcode
5702           ICmpInst::Predicate predicate = I.getPredicate();
5703
5704           if (DivRHS->isNullValue()) {  
5705             // Don't hack on divide by zeros!
5706           } else if (!DivIsSigned) {  // udiv
5707             LoBound = Prod;
5708             LoOverflow = ProdOV;
5709             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
5710           } else if (isPositive(DivRHS)) { // Divisor is > 0.
5711             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
5712               // Can't overflow.
5713               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5714               HiBound = DivRHS;
5715             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
5716               LoBound = Prod;
5717               LoOverflow = ProdOV;
5718               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
5719             } else {                       // (X / pos) op neg
5720               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5721               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5722                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
5723               HiBound = Prod;
5724               HiOverflow = ProdOV;
5725             }
5726           } else {                         // Divisor is < 0.
5727             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
5728               LoBound = AddOne(DivRHS);
5729               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5730               if (HiBound == DivRHS)
5731                 LoBound = 0;               // - INTMIN = INTMIN
5732             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
5733               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5734               if (!LoOverflow)
5735                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
5736               HiBound = AddOne(Prod);
5737             } else {                       // (X / neg) op neg
5738               LoBound = Prod;
5739               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
5740               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
5741             }
5742
5743             // Dividing by a negate swaps the condition.
5744             predicate = ICmpInst::getSwappedPredicate(predicate);
5745           }
5746
5747           if (LoBound) {
5748             Value *X = LHSI->getOperand(0);
5749             switch (predicate) {
5750             default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5751             case ICmpInst::ICMP_EQ:
5752               if (LoOverflow && HiOverflow)
5753                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5754               else if (HiOverflow)
5755                 return new ICmpInst(DivIsSigned ?  ICmpInst::ICMP_SGE : 
5756                                     ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5757               else if (LoOverflow)
5758                 return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5759                                     ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5760               else
5761                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, 
5762                                        true, I);
5763             case ICmpInst::ICMP_NE:
5764               if (LoOverflow && HiOverflow)
5765                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5766               else if (HiOverflow)
5767                 return new ICmpInst(DivIsSigned ?  ICmpInst::ICMP_SLT : 
5768                                     ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5769               else if (LoOverflow)
5770                 return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5771                                     ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5772               else
5773                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, 
5774                                        false, I);
5775             case ICmpInst::ICMP_ULT:
5776             case ICmpInst::ICMP_SLT:
5777               if (LoOverflow)
5778                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5779               return new ICmpInst(predicate, X, LoBound);
5780             case ICmpInst::ICMP_UGT:
5781             case ICmpInst::ICMP_SGT:
5782               if (HiOverflow)
5783                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5784               if (predicate == ICmpInst::ICMP_UGT)
5785                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5786               else
5787                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5788             }
5789           }
5790         }
5791         break;
5792       }
5793
5794     // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5795     if (I.isEquality()) {
5796       bool isICMP_NE = I.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5797
5798       // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5799       // the second operand is a constant, simplify a bit.
5800       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5801         switch (BO->getOpcode()) {
5802         case Instruction::SRem:
5803           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5804           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&
5805               BO->hasOneUse()) {
5806             int64_t V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getSExtValue();
5807             if (V > 1 && isPowerOf2_64(V)) {
5808               Value *NewRem = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createURem(
5809                   BO->getOperand(0), BO->getOperand(1), BO->getName()), I);
5810               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NewRem, 
5811                                   Constant::getNullValue(BO->getType()));
5812             }
5813           }
5814           break;
5815         case Instruction::Add:
5816           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5817           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5818             if (BO->hasOneUse())
5819               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5820                                   ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
5821           } else if (CI->isNullValue()) {
5822             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5823             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5824             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5825
5826             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5827               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5828             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5829               return new ICmpInst(I.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5830             else if (BO->hasOneUse()) {
5831               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5832               InsertNewInstBefore(Neg, I);
5833               Neg->takeName(BO);
5834               return new ICmpInst(I.getPredicate(), BOp0, Neg);
5835             }
5836           }
5837           break;
5838         case Instruction::Xor:
5839           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5840           // the explicit xor.
5841           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5842             return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5843                                 ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
5844
5845           // FALLTHROUGH
5846         case Instruction::Sub:
5847           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5848           if (CI->isNullValue())
5849             return new ICmpInst(I.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5850                                 BO->getOperand(1));
5851           break;
5852
5853         case Instruction::Or:
5854           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5855           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5856           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5857             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
5858             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5859               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5860                                                              isICMP_NE));
5861           }
5862           break;
5863
5864         case Instruction::And:
5865           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5866             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5867             // comparison can never succeed!
5868             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
5869                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
5870               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5871                                                              isICMP_NE));
5872
5873             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5874             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
5875               return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5876                                   ICmpInst::ICMP_NE, Op0,
5877                                   Constant::getNullValue(CI->getType()));
5878
5879             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5880             if (isSignBit(BOC)) {
5881               Value *X = BO->getOperand(0);
5882               Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5883               ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5884                 ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5885               return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5886             }
5887
5888             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5889             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
5890               Value *X = BO->getOperand(0);
5891               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5892               ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5893                 ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5894               return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5895             }
5896
5897           }
5898         default: break;
5899         }
5900       } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(Op0)) {
5901         // Handle set{eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5902         switch (II->getIntrinsicID()) {
5903         default: break;
5904         case Intrinsic::bswap_i16: 
5905           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5906           AddToWorkList(II);  // Dead?
5907           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5908           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int16Ty,
5909                                            ByteSwap_16(CI->getZExtValue())));
5910           return &I;
5911         case Intrinsic::bswap_i32:   
5912           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5913           AddToWorkList(II);  // Dead?
5914           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5915           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
5916                                            ByteSwap_32(CI->getZExtValue())));
5917           return &I;
5918         case Intrinsic::bswap_i64:   
5919           // icmp eq (bswap(x)), c -> icmp eq (x,bswap(c))
5920           AddToWorkList(II);  // Dead?
5921           I.setOperand(0, II->getOperand(1));
5922           I.setOperand(1, ConstantInt::get(Type::Int64Ty,
5923                                            ByteSwap_64(CI->getZExtValue())));
5924           return &I;
5925         }
5926       }
5927     } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5928       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, then 
5929       // since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5930       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5931         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5932         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5933         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5934         if (SrcTy->isInteger() && 
5935             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5936           // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5937           // smaller constant values.
5938           switch (I.getPredicate()) {
5939             default: break;
5940             case ICmpInst::ICMP_ULT: { // X u< 128 => X s> -1
5941               ConstantInt *CUI = cast<ConstantInt>(CI);
5942               if (CUI->getZExtValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
5943                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5944                                     ConstantInt::get(SrcTy, -1ULL));
5945               break;
5946             }
5947             case ICmpInst::ICMP_UGT: { // X u> 127 => X s< 0
5948               ConstantInt *CUI = cast<ConstantInt>(CI);
5949               if (CUI->getZExtValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
5950                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5951                                     Constant::getNullValue(SrcTy));
5952               break;
5953             }
5954           }
5955
5956         }
5957       }
5958     }
5959   }
5960
5961   // Handle icmp with constant RHS
5962   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5963     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5964       switch (LHSI->getOpcode()) {
5965       case Instruction::GetElementPtr:
5966         if (RHSC->isNullValue()) {
5967           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5968           bool isAllZeros = true;
5969           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5970             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5971                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5972               isAllZeros = false;
5973               break;
5974             }
5975           if (isAllZeros)
5976             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5977                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5978         }
5979         break;
5980
5981       case Instruction::PHI:
5982         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5983           return NV;
5984         break;
5985       case Instruction::Select:
5986         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5987         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5988         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5989         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5990         if (LHSI->hasOneUse()) {
5991           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5992             // Fold the known value into the constant operand.
5993             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5994             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5995             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5996                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5997                                                    I.getName()), I);
5998           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5999             // Fold the known value into the constant operand.
6000             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
6001             // Insert a new ICmp of the other select operand.
6002             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
6003                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
6004                                                    I.getName()), I);
6005           }
6006         }
6007
6008         if (Op1)
6009           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
6010         break;
6011       }
6012   }
6013
6014   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6015   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
6016     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6017       return NI;
6018   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
6019     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6020                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6021       return NI;
6022
6023   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6024   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6025   // now.
6026   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6027     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6028         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6029       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6030       // operand, where it can often be eliminated completely.
6031       Op0 = CI->getOperand(0);
6032
6033       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6034       // so eliminate it as well.
6035       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6036         Op1 = CI2->getOperand(0);
6037
6038       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6039       if (Op0->getType() != Op1->getType())
6040         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6041           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6042         } else {
6043           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6044           Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, Op1, Op0->getType(), I);
6045         }
6046       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6047     }
6048   }
6049   
6050   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6051     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6052     // This comes up when you have code like
6053     //   int X = A < B;
6054     //   if (X) ...
6055     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6056     // with a constant or another cast from the same type.
6057     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6058       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6059         return R;
6060   }
6061   
6062   if (I.isEquality()) {
6063     Value *A, *B, *C, *D;
6064     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6065       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6066         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6067         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6068                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6069       }
6070
6071       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6072         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6073         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
6074           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
6075             if (Op1->hasOneUse()) {
6076               Constant *NC = ConstantExpr::getXor(C1, C2);
6077               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
6078               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6079                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
6080             }
6081         
6082         // A^B == A^D -> B == D
6083         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6084         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6085         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6086         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6087       }
6088     }
6089     
6090     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6091         (A == Op0 || B == Op0)) {
6092       // A == (A^B)  ->  B == 0
6093       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6094       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6095                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6096     }
6097     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
6098       // (A-B) == A  ->  B == 0
6099       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6100                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6101     }
6102     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
6103       // A == (A-B)  ->  B == 0
6104       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6105                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6106     }
6107     
6108     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6109     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6110         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6111         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6112       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6113       
6114       if (A == C) {
6115         X = B; Y = D; Z = A;
6116       } else if (A == D) {
6117         X = B; Y = C; Z = A;
6118       } else if (B == C) {
6119         X = A; Y = D; Z = B;
6120       } else if (B == D) {
6121         X = A; Y = C; Z = B;
6122       }
6123       
6124       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6125         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
6126         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6127         I.setOperand(0, Op1);
6128         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6129         return &I;
6130       }
6131     }
6132   }
6133   return Changed ? &I : 0;
6134 }
6135
6136 // visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6137 // We only handle extending casts so far.
6138 //
6139 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6140   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6141   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6142   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6143   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6144   Value *RHSCIOp;
6145
6146   // We only handle extension cast instructions, so far. Enforce this.
6147   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6148       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6149     return 0;
6150
6151   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6152   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6153
6154   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6155     // Not an extension from the same type?
6156     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6157     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6158       return 0;
6159     
6160     // If the signedness of the two compares doesn't agree (i.e. one is a sext
6161     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6162     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6163       return 0;
6164
6165     // Likewise, if the signedness of the [sz]exts and the compare don't match, 
6166     // then we can't handle this.
6167     if (isSignedExt != isSignedCmp && !ICI.isEquality())
6168       return 0;
6169     
6170     // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
6171     return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6172   }
6173
6174   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6175   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6176   if (!CI)
6177     return 0;
6178
6179   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6180   // reextended to DestTy.
6181   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6182   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6183
6184   // If the re-extended constant didn't change...
6185   if (Res2 == CI) {
6186     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6187     // For example, we might have:
6188     //    %A = sext short %X to uint
6189     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6190     // It is incorrect to transform this into 
6191     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6192     // because %A may have negative value. 
6193     //
6194     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
6195     // OR operation is EQ/NE.
6196     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
6197       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6198     else
6199       return 0;
6200   }
6201
6202   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6203   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6204
6205   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6206   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6207   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6208     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6209   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6210     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6211
6212   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6213   // should have been folded away previously and not enter in here.
6214   Value *Result;
6215   if (isSignedCmp) {
6216     // We're performing a signed comparison.
6217     if (cast<ConstantInt>(CI)->getSExtValue() < 0)
6218       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6219     else
6220       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6221   } else {
6222     // We're performing an unsigned comparison.
6223     if (isSignedExt) {
6224       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6225       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6226       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6227       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6228                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6229     } else {
6230       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6231       Result = ConstantInt::getTrue();
6232     }
6233   }
6234
6235   // Finally, return the value computed.
6236   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6237       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6238     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6239   } else {
6240     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6241             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6242            "ICmp should be folded!");
6243     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6244       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6245     else
6246       return BinaryOperator::createNot(Result);
6247   }
6248 }
6249
6250 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6251   return commonShiftTransforms(I);
6252 }
6253
6254 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6255   return commonShiftTransforms(I);
6256 }
6257
6258 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6259   return commonShiftTransforms(I);
6260 }
6261
6262 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6263   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6264   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6265
6266   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6267   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6268   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6269       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6270     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6271   
6272   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6273     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6274       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6275     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6276       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6277   }
6278   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6279     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6280       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6281     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6282       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6283   }
6284
6285   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6286   if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6287     if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6288       if (CSI->isAllOnesValue())
6289         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6290
6291   // Try to fold constant and into select arguments.
6292   if (isa<Constant>(Op0))
6293     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6294       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6295         return R;
6296
6297   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6298   if (I.isArithmeticShift()) {
6299     if (MaskedValueIsZero(Op0,
6300                           1ULL << (I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))) {
6301       return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1, I.getName());
6302     }
6303   }
6304
6305   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6306     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6307       return Res;
6308   return 0;
6309 }
6310
6311 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6312                                                BinaryOperator &I) {
6313   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6314
6315   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6316   // purpose is to compute bits we don't care about.
6317   uint64_t KnownZero, KnownOne;
6318   if (SimplifyDemandedBits(&I, cast<IntegerType>(I.getType())->getBitMask(),
6319                            KnownZero, KnownOne))
6320     return &I;
6321   
6322   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6323   // of a signed value.
6324   //
6325   unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6326   if (Op1->getZExtValue() >= TypeBits) {
6327     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6328       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6329     else {
6330       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6331       return &I;
6332     }
6333   }
6334   
6335   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6336   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6337     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6338       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6339         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
6340                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6341   
6342   // Try to fold constant and into select arguments.
6343   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6344     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6345       return R;
6346   if (isa<PHINode>(Op0))
6347     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6348       return NV;
6349   
6350   if (Op0->hasOneUse()) {
6351     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6352       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6353       Value *V1, *V2;
6354       ConstantInt *CC;
6355       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6356         default: break;
6357         case Instruction::Add:
6358         case Instruction::And:
6359         case Instruction::Or:
6360         case Instruction::Xor: {
6361           // These operators commute.
6362           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6363           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6364               match(Op0BO->getOperand(1),
6365                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6366             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6367                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6368                                             Op0BO->getName());
6369             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6370             Instruction *X = 
6371               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6372                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6373             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6374             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
6375             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
6376             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
6377           }
6378           
6379           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6380           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6381           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6382               match(Op0BOOp1, 
6383                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6384               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6385               V2 == Op1) {
6386             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6387                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6388                                                      Op0BO->getName());
6389             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6390             Instruction *XM =
6391               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6392                                         V1->getName()+".mask");
6393             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6394             
6395             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6396           }
6397         }
6398           
6399         // FALL THROUGH.
6400         case Instruction::Sub: {
6401           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6402           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6403               match(Op0BO->getOperand(0),
6404                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6405             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6406                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6407                                                      Op0BO->getName());
6408             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6409             Instruction *X =
6410               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6411                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6412             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6413             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
6414             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
6415             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
6416           }
6417           
6418           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6419           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6420               match(Op0BO->getOperand(0),
6421                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6422                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6423               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6424                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6425             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6426                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6427                                                      Op0BO->getName());
6428             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6429             Instruction *XM =
6430               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6431                                         V1->getName()+".mask");
6432             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6433             
6434             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6435           }
6436           
6437           break;
6438         }
6439       }
6440       
6441       
6442       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6443       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6444       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6445         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6446         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6447         
6448         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6449           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6450           case Instruction::Add:
6451             isValid = isLeftShift;
6452             break;
6453           case Instruction::Or:
6454           case Instruction::Xor:
6455             highBitSet = false;
6456             break;
6457           case Instruction::And:
6458             highBitSet = true;
6459             break;
6460         }
6461         
6462         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6463         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6464         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6465         // the constant which would cause it to be modified for this
6466         // operation.
6467         //
6468         if (isValid && !isLeftShift && I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6469           uint64_t Val = Op0C->getZExtValue();
6470           isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
6471         }
6472         
6473         if (isValid) {
6474           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6475           
6476           Instruction *NewShift =
6477             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6478           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6479           NewShift->takeName(Op0BO);
6480           
6481           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6482                                         NewRHS);
6483         }
6484       }
6485     }
6486   }
6487   
6488   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6489   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6490   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6491     ShiftOp = 0;
6492   
6493   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6494     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6495     unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getZExtValue();
6496     unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)Op1->getZExtValue();
6497     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6498     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6499     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6500     
6501     unsigned AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6502     if (AmtSum > I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())
6503       AmtSum = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6504     
6505     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6506     
6507     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6508     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6509       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6510                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6511     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6512                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6513       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6514       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6515     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6516                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6517       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6518       Instruction *Shift =
6519         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6520       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6521
6522       uint64_t Mask = Ty->getBitMask() >> ShiftAmt2;
6523       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
6524     }
6525     
6526     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6527     // right.  See if the amounts are equal.
6528     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6529       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6530       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6531         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() << ShiftAmt1;
6532         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Ty, Mask));
6533       }
6534       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6535       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6536         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() >> ShiftAmt1;
6537         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Ty, Mask));
6538       }
6539       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6540       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6541       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6542       // generators.
6543       const Type *SExtType = 0;
6544       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6545       case 8 : SExtType = Type::Int8Ty; break;
6546       case 16: SExtType = Type::Int16Ty; break;
6547       case 32: SExtType = Type::Int32Ty; break;
6548       default: break;
6549       }
6550       if (SExtType) {
6551         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6552         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6553         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6554       }
6555       // Otherwise, we can't handle it yet.
6556     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6557       unsigned ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6558       
6559       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6560       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6561         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6562                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6563         Instruction *Shift =
6564           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6565         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6566         
6567         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() << ShiftAmt2;
6568         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
6569       }
6570       
6571       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6572       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6573         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6574         Instruction *Shift =
6575           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6576         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6577         
6578         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() >> ShiftAmt2;
6579         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
6580       }
6581       
6582       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6583     } else {
6584       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6585       unsigned ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6586
6587       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6588       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6589         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6590                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6591         Instruction *Shift =
6592           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6593                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6594         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6595         
6596         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() << ShiftAmt2;
6597         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
6598       }
6599       
6600       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6601       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6602         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6603         Instruction *Shift =
6604           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6605         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6606         
6607         uint64_t Mask = Ty->getBitMask() >> ShiftAmt2;
6608         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Ty, Mask));
6609       }
6610       
6611       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6612     }
6613   }
6614   return 0;
6615 }
6616
6617
6618 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6619 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6620 /// X*Scale+Offset.
6621 ///
6622 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6623                                         unsigned &Offset) {
6624   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6625   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6626     Offset = CI->getZExtValue();
6627     Scale  = 1;
6628     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6629   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
6630     if (I->getNumOperands() == 2) {
6631       if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6632         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6633           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6634           Scale = 1U << CUI->getZExtValue();
6635           Offset = 0;
6636           return I->getOperand(0);
6637         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6638           // This value is scaled by 'CUI'.
6639           Scale = CUI->getZExtValue();
6640           Offset = 0;
6641           return I->getOperand(0);
6642         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6643           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6644           // where C1 is divisible by C2.
6645           unsigned SubScale;
6646           Value *SubVal = 
6647             DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6648           Offset += CUI->getZExtValue();
6649           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
6650             Scale = SubScale;
6651             return SubVal;
6652           }
6653         }
6654       }
6655     }
6656   }
6657
6658   // Otherwise, we can't look past this.
6659   Scale = 1;
6660   Offset = 0;
6661   return Val;
6662 }
6663
6664
6665 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6666 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6667 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI,
6668                                                    AllocationInst &AI) {
6669   const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType());
6670   if (!PTy) return 0;   // Not casting the allocation to a pointer type.
6671   
6672   // Remove any uses of AI that are dead.
6673   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6674   
6675   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6676     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6677     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6678       while (UI != E && *UI == User)
6679         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6680       
6681       ++NumDeadInst;
6682       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6683       EraseInstFromFunction(*User);
6684     }
6685   }
6686   
6687   // Get the type really allocated and the type casted to.
6688   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6689   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6690   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6691
6692   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6693   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6694   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6695
6696   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6697   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6698   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6699   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6700
6701   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
6702   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
6703   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6704
6705   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6706   // size argument.
6707   unsigned ArraySizeScale, ArrayOffset;
6708   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6709     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6710  
6711   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6712   // do the xform.
6713   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6714       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6715
6716   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6717   Value *Amt = 0;
6718   if (Scale == 1) {
6719     Amt = NumElements;
6720   } else {
6721     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6722     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6723     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6724       Amt = ConstantExpr::getMul(
6725               cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6726     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6727     else if (Scale != 1) {
6728       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6729       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6730     }
6731   }
6732   
6733   if (unsigned Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6734     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset);
6735     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6736     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6737   }
6738   
6739   AllocationInst *New;
6740   if (isa<MallocInst>(AI))
6741     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6742   else
6743     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6744   InsertNewInstBefore(New, AI);
6745   New->takeName(&AI);
6746   
6747   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6748   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6749   // die soon.
6750   if (!AI.hasOneUse()) {
6751     AddUsesToWorkList(AI);
6752     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6753     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6754     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6755     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6756     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6757   }
6758   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6759 }
6760
6761 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6762 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6763 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6764 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6765 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6766 ///
6767 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6768 /// extension operation if Ty is larger.
6769 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6770                                        int &NumCastsRemoved) {
6771   // We can always evaluate constants in another type.
6772   if (isa<ConstantInt>(V))
6773     return true;
6774   
6775   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6776   if (!I) return false;
6777   
6778   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6779   
6780   switch (I->getOpcode()) {
6781   case Instruction::Add:
6782   case Instruction::Sub:
6783   case Instruction::And:
6784   case Instruction::Or:
6785   case Instruction::Xor:
6786     if (!I->hasOneUse()) return false;
6787     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6788     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved) &&
6789            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, NumCastsRemoved);
6790
6791   case Instruction::Shl:
6792     if (!I->hasOneUse()) return false;
6793     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6794     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6795     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6796       if (Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() &&
6797           CI->getZExtValue() < Ty->getBitWidth())
6798         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty,NumCastsRemoved);
6799     }
6800     break;
6801   case Instruction::LShr:
6802     if (!I->hasOneUse()) return false;
6803     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6804     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6805     // already zeros.
6806     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6807       if (Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() &&
6808           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6809                             OrigTy->getBitMask() & ~Ty->getBitMask()) &&
6810           CI->getZExtValue() < Ty->getBitWidth()) {
6811         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, NumCastsRemoved);
6812       }
6813     }
6814     break;
6815   case Instruction::Trunc:
6816   case Instruction::ZExt:
6817   case Instruction::SExt:
6818     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6819     // it, and this will remove a cast overall.
6820     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6821       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6822       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6823       // casts first.
6824       if (isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6825         return true;
6826       
6827       ++NumCastsRemoved;
6828       return true;
6829     }
6830     break;
6831   default:
6832     // TODO: Can handle more cases here.
6833     break;
6834   }
6835   
6836   return false;
6837 }
6838
6839 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6840 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6841 /// evaluate the expression.
6842 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6843                                              bool isSigned) {
6844   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6845     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6846
6847   // Otherwise, it must be an instruction.
6848   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6849   Instruction *Res = 0;
6850   switch (I->getOpcode()) {
6851   case Instruction::Add:
6852   case Instruction::Sub:
6853   case Instruction::And:
6854   case Instruction::Or:
6855   case Instruction::Xor:
6856   case Instruction::AShr:
6857   case Instruction::LShr:
6858   case Instruction::Shl: {
6859     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6860     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6861     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6862                                  LHS, RHS, I->getName());
6863     break;
6864   }    
6865   case Instruction::Trunc:
6866   case Instruction::ZExt:
6867   case Instruction::SExt:
6868   case Instruction::BitCast:
6869     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6870     // just return the source. There's no need to insert it because its not new.
6871     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6872       return I->getOperand(0);
6873     
6874     // Some other kind of cast, which shouldn't happen, so just ..
6875     // FALL THROUGH
6876   default: 
6877     // TODO: Can handle more cases here.
6878     assert(0 && "Unreachable!");
6879     break;
6880   }
6881   
6882   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6883 }
6884
6885 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6886 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6887   Value *Src = CI.getOperand(0);
6888
6889   // Casting undef to anything results in undef so might as just replace it and
6890   // get rid of the cast.
6891   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
6892     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
6893
6894   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If its eliminable we just
6895   // eliminate it now.
6896   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6897     if (Instruction::CastOps opc = 
6898         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6899       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6900       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6901       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6902     }
6903   }
6904
6905   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6906   // this into a cast of the original pointer!
6907   //
6908   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6909     bool AllZeroOperands = true;
6910     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
6911       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
6912           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
6913         AllZeroOperands = false;
6914         break;
6915       }
6916     if (AllZeroOperands) {
6917       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6918       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6919       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6920       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6921       return &CI;
6922     }
6923   }
6924     
6925   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
6926   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
6927   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
6928     if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
6929       return V;
6930
6931   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6932   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6933     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6934       return NV;
6935
6936   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6937   if (isa<PHINode>(Src))
6938     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6939       return NV;
6940   
6941   return 0;
6942 }
6943
6944 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6945 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6946 /// cases.
6947 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6948 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6949   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6950     return Result;
6951
6952   Value *Src = CI.getOperand(0);
6953   const Type *SrcTy = Src->getType();
6954   const Type *DestTy = CI.getType();
6955   unsigned SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6956   unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6957
6958   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6959   // purpose is to compute bits we don't care about.
6960   uint64_t KnownZero = 0, KnownOne = 0;
6961   if (SimplifyDemandedBits(&CI, cast<IntegerType>(DestTy)->getBitMask(),
6962                            KnownZero, KnownOne))
6963     return &CI;
6964
6965   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6966   // can't do anything more. 
6967   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6968   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6969     return 0;
6970
6971   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6972   int NumCastsRemoved = 0;
6973   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6974       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6975                                  NumCastsRemoved)) {
6976     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6977     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a noop-cast
6978     // this just removes a noop cast which isn't pointful, but simplifies
6979     // the code.  If this is a zero-extension, we need to do an AND to
6980     // maintain the clear top-part of the computation, so we require that
6981     // the input have eliminated at least one cast.  If this is a sign
6982     // extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6983     // require that two casts have been eliminated.
6984     bool DoXForm;
6985     switch (CI.getOpcode()) {
6986     default:
6987       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6988       // get here because of the check above.
6989       assert(0 && "Unknown cast type");
6990     case Instruction::Trunc:
6991       DoXForm = true;
6992       break;
6993     case Instruction::ZExt:
6994       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6995       break;
6996     case Instruction::SExt:
6997       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6998       break;
6999     case Instruction::BitCast:
7000       DoXForm = false;
7001       break;
7002     }
7003     
7004     if (DoXForm) {
7005       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7006                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7007       assert(Res->getType() == DestTy);
7008       switch (CI.getOpcode()) {
7009       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7010       case Instruction::Trunc:
7011       case Instruction::BitCast:
7012         // Just replace this cast with the result.
7013         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7014       case Instruction::ZExt: {
7015         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7016         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7017         Constant *C = 
7018           ConstantInt::get(Type::Int64Ty, (1ULL << SrcBitSize)-1);
7019         if (DestBitSize < 64)
7020           C = ConstantExpr::getTrunc(C, DestTy);
7021         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
7022       }
7023       case Instruction::SExt:
7024         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7025         return CastInst::create(Instruction::SExt,
7026             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7027                              CI), DestTy);
7028       }
7029     }
7030   }
7031   
7032   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7033   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7034
7035   switch (SrcI->getOpcode()) {
7036   case Instruction::Add:
7037   case Instruction::Mul:
7038   case Instruction::And:
7039   case Instruction::Or:
7040   case Instruction::Xor:
7041     // If we are discarding information, or just changing the sign, 
7042     // rewrite.
7043     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7044       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7045       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7046       // only be converting signedness, which is a noop.
7047       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7048           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7049           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7050         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7051         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7052         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7053         return BinaryOperator::create(
7054             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7055       }
7056     }
7057
7058     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7059     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7060         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7061         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7062         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7063       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7064       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7065     }
7066     break;
7067   case Instruction::SDiv:
7068   case Instruction::UDiv:
7069   case Instruction::SRem:
7070   case Instruction::URem:
7071     // If we are just changing the sign, rewrite.
7072     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7073       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7074       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7075       // only be converting signedness, which is a noop.
7076       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7077           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7078         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7079                                               Op0, DestTy, SrcI);
7080         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7081                                               Op1, DestTy, SrcI);
7082         return BinaryOperator::create(
7083           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7084       }
7085     }
7086     break;
7087
7088   case Instruction::Shl:
7089     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7090     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7091     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7092     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7093     // in the value.
7094     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7095         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7096       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7097           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7098       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7099       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7100       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
7101     }
7102     break;
7103   case Instruction::AShr:
7104     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7105     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7106     // simplifications.
7107     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7108         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7109       unsigned ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getZExtValue();
7110       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7111         // Insert the new logical shift right.
7112         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
7113       }
7114     }
7115     break;
7116
7117   case Instruction::ICmp:
7118     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and casting it
7119     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7120     // cast to integer to avoid the comparison.
7121     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
7122       uint64_t Op1CV = Op1C->getZExtValue();
7123       // cast (X == 0) to int --> X^1      iff X has only the low bit set.
7124       // cast (X == 0) to int --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7125       // cast (X == 1) to int --> X        iff X has only the low bit set.
7126       // cast (X == 2) to int --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7127       // cast (X != 0) to int --> X        iff X has only the low bit set.
7128       // cast (X != 0) to int --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7129       // cast (X != 1) to int --> X^1      iff X has only the low bit set.
7130       // cast (X != 2) to int --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7131       if (Op1CV == 0 || isPowerOf2_64(Op1CV)) {
7132         // If Op1C some other power of two, convert:
7133         uint64_t KnownZero, KnownOne;
7134         uint64_t TypeMask = Op1C->getType()->getBitMask();
7135         ComputeMaskedBits(Op0, TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7136
7137         // This only works for EQ and NE
7138         ICmpInst::Predicate pred = cast<ICmpInst>(SrcI)->getPredicate();
7139         if (pred != ICmpInst::ICMP_NE && pred != ICmpInst::ICMP_EQ)
7140           break;
7141         
7142         if (isPowerOf2_64(KnownZero^TypeMask)) { // Exactly 1 possible 1?
7143           bool isNE = pred == ICmpInst::ICMP_NE;
7144           if (Op1CV && (Op1CV != (KnownZero^TypeMask))) {
7145             // (X&4) == 2 --> false
7146             // (X&4) != 2 --> true
7147             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7148             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7149             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7150           }
7151           
7152           unsigned ShiftAmt = Log2_64(KnownZero^TypeMask);
7153           Value *In = Op0;
7154           if (ShiftAmt) {
7155             // Perform a logical shr by shiftamt.
7156             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7157             In = InsertNewInstBefore(
7158               BinaryOperator::createLShr(In,
7159                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7160                                      In->getName()+".lobit"), CI);
7161           }
7162           
7163           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7164             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7165             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7166             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7167           }
7168           
7169           if (CI.getType() == In->getType())
7170             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7171           else
7172             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7173         }
7174       }
7175     }
7176     break;
7177   }
7178   return 0;
7179 }
7180
7181 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(CastInst &CI) {
7182   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7183     return Result;
7184   
7185   Value *Src = CI.getOperand(0);
7186   const Type *Ty = CI.getType();
7187   unsigned DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7188   
7189   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7190     switch (SrcI->getOpcode()) {
7191     default: break;
7192     case Instruction::LShr:
7193       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7194       // are already zeros.
7195       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7196         unsigned ShAmt = ShAmtV->getZExtValue();
7197         
7198         // Get a mask for the bits shifting in.
7199         uint64_t Mask = (~0ULL >> (64-ShAmt)) << DestBitWidth;
7200         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7201         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7202           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7203             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7204
7205           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7206           // shift.
7207           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7208           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7209                                        Ty, CI);
7210           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
7211         }
7212       } else {     // This is a variable shr.
7213         
7214         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7215         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7216         // loop-invariant and CSE'd.
7217         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7218           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7219
7220           Value *V = InsertNewInstBefore(
7221               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
7222                                      "tmp"), CI);
7223           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
7224                                                             SrcI->getOperand(0),
7225                                                             "tmp"), CI);
7226           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7227           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7228         }
7229       }
7230       break;
7231     }
7232   }
7233   
7234   return 0;
7235 }
7236
7237 Instruction *InstCombiner::visitZExt(CastInst &CI) {
7238   // If one of the common conversion will work ..
7239   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7240     return Result;
7241
7242   Value *Src = CI.getOperand(0);
7243
7244   // If this is a cast of a cast
7245   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7246     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7247     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7248     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7249     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7250       // Get the sizes of the types involved
7251       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7252       unsigned SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7253       unsigned MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7254       unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7255       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7256       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7257         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7258         uint64_t AndValue = cast<IntegerType>(CSrc->getType())->getBitMask();
7259         Constant *AndConst = ConstantInt::get(A->getType(), AndValue);
7260         Instruction *And = 
7261           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7262         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7263         if (And->getType() != CI.getType()) {
7264           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7265           InsertNewInstBefore(And, CI);
7266           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7267         }
7268         return And;
7269       }
7270     }
7271   }
7272
7273   return 0;
7274 }
7275
7276 Instruction *InstCombiner::visitSExt(CastInst &CI) {
7277   return commonIntCastTransforms(CI);
7278 }
7279
7280 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(CastInst &CI) {
7281   return commonCastTransforms(CI);
7282 }
7283
7284 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7285   return commonCastTransforms(CI);
7286 }
7287
7288 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7289   return commonCastTransforms(CI);
7290 }
7291
7292 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7293   return commonCastTransforms(CI);
7294 }
7295
7296 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7297   return commonCastTransforms(CI);
7298 }
7299
7300 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7301   return commonCastTransforms(CI);
7302 }
7303
7304 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7305   return commonCastTransforms(CI);
7306 }
7307
7308 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(CastInst &CI) {
7309   return commonCastTransforms(CI);
7310 }
7311
7312 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(CastInst &CI) {
7313
7314   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7315   // otherwise just apply the common ones.
7316   Value *Src = CI.getOperand(0);
7317   const Type *SrcTy = Src->getType();
7318   const Type *DestTy = CI.getType();
7319
7320   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7321     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7322       return Result;
7323   } else {
7324     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7325       return Result;
7326   }
7327
7328
7329   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7330   // be replaced by the operand.
7331   if (DestTy == Src->getType())
7332     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7333
7334   // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent to
7335   // a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate getelementptr.
7336   // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7337   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7338     if (const PointerType *SrcPTy = dyn_cast<PointerType>(SrcTy)) {
7339       const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7340       const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7341       
7342       Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7343       unsigned NumZeros = 0;
7344       while (SrcElTy != DstElTy && 
7345              isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7346              SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7347         SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7348         ++NumZeros;
7349       }
7350
7351       // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7352       if (SrcElTy == DstElTy) {
7353         SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7354         return new GetElementPtrInst(Src, &Idxs[0], Idxs.size());
7355       }
7356     }
7357   }
7358
7359   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7360     if (SVI->hasOneUse()) {
7361       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7362       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7363       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7364           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7365                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7366         CastInst *Tmp;
7367         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7368         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7369         // us to eliminate at least one cast.
7370         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7371              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7372             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7373              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7374           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7375                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7376           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7377                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7378           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7379           // know the vector types match #elts.
7380           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7381         }
7382       }
7383     }
7384   }
7385   return 0;
7386 }
7387
7388 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7389 ///   %C = or %A, %B
7390 ///   %D = select %cond, %C, %A
7391 /// into:
7392 ///   %C = select %cond, %B, 0
7393 ///   %D = or %A, %C
7394 ///
7395 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7396 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7397 /// equal the other incoming value of the select.
7398 ///
7399 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7400   switch (I->getOpcode()) {
7401   case Instruction::Add:
7402   case Instruction::Mul:
7403   case Instruction::And:
7404   case Instruction::Or:
7405   case Instruction::Xor:
7406     return 3;              // Can fold through either operand.
7407   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7408   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7409   case Instruction::LShr:
7410   case Instruction::AShr:
7411     return 1;
7412   default:
7413     return 0;              // Cannot fold
7414   }
7415 }
7416
7417 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7418 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7419 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7420   switch (I->getOpcode()) {
7421   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7422   case Instruction::Add:
7423   case Instruction::Sub:
7424   case Instruction::Or:
7425   case Instruction::Xor:
7426   case Instruction::Shl:
7427   case Instruction::LShr:
7428   case Instruction::AShr:
7429     return Constant::getNullValue(I->getType());
7430   case Instruction::And:
7431     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
7432   case Instruction::Mul:
7433     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7434   }
7435 }
7436
7437 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7438 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7439 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7440                                           Instruction *FI) {
7441   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7442     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7443     // merge.
7444     if (TI->isCast()) {
7445       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7446         return 0;
7447     } else {
7448       return 0;  // unknown unary op.
7449     }
7450
7451     // Fold this by inserting a select from the input values.
7452     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7453                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7454     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7455     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7456                             TI->getType());
7457   }
7458
7459   // Only handle binary operators here.
7460   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7461     return 0;
7462
7463   // Figure out if the operations have any operands in common.
7464   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7465   bool MatchIsOpZero;
7466   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7467     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7468     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7469     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7470     MatchIsOpZero = true;
7471   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7472     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7473     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7474     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7475     MatchIsOpZero = false;
7476   } else if (!TI->isCommutative()) {
7477     return 0;
7478   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7479     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7480     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7481     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7482     MatchIsOpZero = true;
7483   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7484     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7485     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7486     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7487     MatchIsOpZero = true;
7488   } else {
7489     return 0;
7490   }
7491
7492   // If we reach here, they do have operations in common.
7493   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7494                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7495   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7496
7497   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7498     if (MatchIsOpZero)
7499       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7500     else
7501       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7502   }
7503   assert(0 && "Shouldn't get here");
7504   return 0;
7505 }
7506
7507 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7508   Value *CondVal = SI.getCondition();
7509   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7510   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7511
7512   // select true, X, Y  -> X
7513   // select false, X, Y -> Y
7514   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7515     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7516
7517   // select C, X, X -> X
7518   if (TrueVal == FalseVal)
7519     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7520
7521   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7522     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7523   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7524     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7525   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7526     if (isa<Constant>(TrueVal))
7527       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7528     else
7529       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7530   }
7531
7532   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7533     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7534       if (C->getZExtValue()) {
7535         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7536         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7537       } else {
7538         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7539         Value *NotCond =
7540           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7541                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7542         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7543       }
7544     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7545       if (C->getZExtValue() == false) {
7546         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7547         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7548       } else {
7549         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7550         Value *NotCond =
7551           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7552                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7553         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7554       }
7555     }
7556   }
7557
7558   // Selecting between two integer constants?
7559   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7560     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7561       // select C, 1, 0 -> cast C to int
7562       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getZExtValue() == 1) {
7563         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7564       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getZExtValue() == 1) {
7565         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
7566         Value *NotCond =
7567           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7568                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7569         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7570       }
7571
7572       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7573
7574         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7575         // (x >u 2147483647) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7576         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isNullValue())
7577           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7578             bool CanXForm = false;
7579             if (IC->isSignedPredicate())
7580               CanXForm = CmpCst->isNullValue() && 
7581                          IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT;
7582             else {
7583               unsigned Bits = CmpCst->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7584               CanXForm = (CmpCst->getZExtValue() == ~0ULL >> (64-Bits+1)) &&
7585                          IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT;
7586             }
7587             
7588             if (CanXForm) {
7589               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7590               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7591               Value *X = IC->getOperand(0);
7592               unsigned Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7593               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7594               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7595                                                         ShAmt, "ones");
7596               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7597               
7598               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7599               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7600               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7601               unsigned SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7602               unsigned SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7603               if (SRASize < SISize)
7604                 opc = Instruction::SExt;
7605               else if (SRASize > SISize)
7606                 opc = Instruction::Trunc;
7607               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7608             }
7609           }
7610
7611
7612         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7613         // have a fcmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7614         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7615         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7616         if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
7617           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7618               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7619             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7620               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7621                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7622                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7623                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7624                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7625                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7626                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7627                 // true or false val is the zero.
7628                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
7629                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7630                 Value *V = ICA;
7631                 if (ShouldNotVal)
7632                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7633                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7634                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7635               }
7636       }
7637     }
7638
7639   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7640   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7641     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7642       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7643       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7644         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7645       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7646       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7647         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7648       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7649
7650     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7651       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7652       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ)
7653         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7654       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7655       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7656         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7657       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7658     }
7659   }
7660
7661   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7662   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7663     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7664       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7665       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7666         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7667       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7668       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7669         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7670       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7671
7672     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7673       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7674       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7675         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7676       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7677       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7678         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7679       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7680     }
7681   }
7682
7683   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7684     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7685       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7686         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7687
7688         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7689         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7690           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7691             return IV;
7692
7693         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7694         // even legal for FP.
7695         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7696             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7697           AddOp = FI; SubOp = TI;
7698         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7699                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7700           AddOp = TI; SubOp = FI;
7701         }
7702
7703         if (AddOp) {
7704           Value *OtherAddOp = 0;
7705           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7706             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7707           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7708             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7709           }
7710
7711           if (OtherAddOp) {
7712             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7713             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7714             Value *NegVal;  // Compute -Z
7715             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7716               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7717             } else {
7718               NegVal = InsertNewInstBefore(
7719                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7720             }
7721
7722             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7723             Value *NewFalseOp = NegVal;
7724             if (AddOp != TI)
7725               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7726             Instruction *NewSel =
7727               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7728
7729             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7730             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7731           }
7732         }
7733       }
7734
7735   // See if we can fold the select into one of our operands.
7736   if (SI.getType()->isInteger()) {
7737     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7738     // transformation we are doing here.
7739     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7740       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7741           !isa<Constant>(FalseVal))
7742         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7743           unsigned OpToFold = 0;
7744           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7745             OpToFold = 1;
7746           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7747             OpToFold = 2;
7748           }
7749
7750           if (OpToFold) {
7751             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7752             Instruction *NewSel =
7753               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7754             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7755             NewSel->takeName(TVI);
7756             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7757               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7758             else {
7759               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7760             }
7761           }
7762         }
7763
7764     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7765       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7766           !isa<Constant>(TrueVal))
7767         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7768           unsigned OpToFold = 0;
7769           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7770             OpToFold = 1;
7771           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7772             OpToFold = 2;
7773           }
7774
7775           if (OpToFold) {
7776             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7777             Instruction *NewSel =
7778               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7779             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7780             NewSel->takeName(FVI);
7781             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7782               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7783             else
7784               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7785           }
7786         }
7787   }
7788
7789   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7790     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7791     SI.setOperand(1, FalseVal);
7792     SI.setOperand(2, TrueVal);
7793     return &SI;
7794   }
7795
7796   return 0;
7797 }
7798
7799 /// GetKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that we can
7800 /// determine, return it, otherwise return 0.
7801 static unsigned GetKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD) {
7802   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7803     unsigned Align = GV->getAlignment();
7804     if (Align == 0 && TD) 
7805       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7806     return Align;
7807   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7808     unsigned Align = AI->getAlignment();
7809     if (Align == 0 && TD) {
7810       if (isa<AllocaInst>(AI))
7811         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7812       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7813         // Malloc returns maximally aligned memory.
7814         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7815         Align =
7816           std::max(Align,
7817                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7818         Align =
7819           std::max(Align,
7820                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
7821       }
7822     }
7823     return Align;
7824   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
7825              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7826               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
7827     User *CI = cast<User>(V);
7828     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
7829       return GetKnownAlignment(CI->getOperand(0), TD);
7830     return 0;
7831   } else if (isa<GetElementPtrInst>(V) ||
7832              (isa<ConstantExpr>(V) && 
7833               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode()==Instruction::GetElementPtr)) {
7834     User *GEPI = cast<User>(V);
7835     unsigned BaseAlignment = GetKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD);
7836     if (BaseAlignment == 0) return 0;
7837     
7838     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
7839     bool AllZeroOperands = true;
7840     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
7841       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
7842           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
7843         AllZeroOperands = false;
7844         break;
7845       }
7846     if (AllZeroOperands)
7847       return BaseAlignment;
7848     
7849     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
7850     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
7851     // least as much as its type requires.
7852     if (!TD) return 0;
7853
7854     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
7855     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
7856     if (TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType())
7857         <= BaseAlignment) {
7858       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
7859       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
7860       return TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType());
7861     }
7862     return 0;
7863   }
7864   return 0;
7865 }
7866
7867
7868 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
7869 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
7870 /// the heavy lifting.
7871 ///
7872 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
7873   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
7874   if (!II) return visitCallSite(&CI);
7875   
7876   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
7877   // visitCallSite.
7878   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
7879     bool Changed = false;
7880
7881     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
7882     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
7883       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
7884
7885       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
7886         if (CI->getZExtValue() == 1) {
7887           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
7888           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
7889           // alignment is sufficient.
7890         }
7891     }
7892
7893     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
7894     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
7895     // into a call to memcpy.
7896     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II)) {
7897       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
7898         if (GVSrc->isConstant()) {
7899           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
7900           const char *Name;
7901           if (CI.getCalledFunction()->getFunctionType()->getParamType(2) == 
7902               Type::Int32Ty)
7903             Name = "llvm.memcpy.i32";
7904           else
7905             Name = "llvm.memcpy.i64";
7906           Constant *MemCpy = M->getOrInsertFunction(Name,
7907                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
7908           CI.setOperand(0, MemCpy);
7909           Changed = true;
7910         }
7911     }
7912
7913     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
7914     // set, update the alignment.
7915     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
7916       unsigned Alignment1 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
7917       unsigned Alignment2 = GetKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
7918       unsigned Align = std::min(Alignment1, Alignment2);
7919       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Align) {
7920         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Align));
7921         Changed = true;
7922       }
7923     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
7924       unsigned Alignment = GetKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
7925       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
7926         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
7927         Changed = true;
7928       }
7929     }
7930           
7931     if (Changed) return II;
7932   } else {
7933     switch (II->getIntrinsicID()) {
7934     default: break;
7935     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
7936     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
7937     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
7938     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
7939     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
7940       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
7941       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
7942       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7943         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7944                                       PointerType::get(II->getType()), CI);
7945         return new LoadInst(Ptr);
7946       }
7947       break;
7948     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
7949     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
7950       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
7951       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(2), TD) >= 16) {
7952         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(1)->getType());
7953         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(2),
7954                                       OpPtrTy, CI);
7955         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
7956       }
7957       break;
7958     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
7959     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
7960     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
7961     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
7962       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
7963       if (GetKnownAlignment(II->getOperand(1), TD) >= 16) {
7964         const Type *OpPtrTy = PointerType::get(II->getOperand(2)->getType());
7965         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, II->getOperand(1),
7966                                       OpPtrTy, CI);
7967         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
7968       }
7969       break;
7970       
7971     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
7972       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
7973       // we can simplify the input based on that, do so now.
7974       uint64_t UndefElts;
7975       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
7976                                                 UndefElts)) {
7977         II->setOperand(1, V);
7978         return II;
7979       }
7980       break;
7981     }
7982       
7983     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
7984       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
7985       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
7986         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
7987         
7988         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
7989         bool AllEltsOk = true;
7990         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
7991           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
7992               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
7993             AllEltsOk = false;
7994             break;
7995           }
7996         }
7997         
7998         if (AllEltsOk) {
7999           // Cast the input vectors to byte vectors.
8000           Value *Op0 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
8001                                         II->getOperand(1), Mask->getType(), CI);
8002           Value *Op1 = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8003                                         II->getOperand(2), Mask->getType(), CI);
8004           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8005           
8006           // Only extract each element once.
8007           Value *ExtractedElts[32];
8008           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8009           
8010           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8011             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8012               continue;
8013             unsigned Idx =cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8014             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8015             
8016             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8017               Instruction *Elt = 
8018                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8019               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8020               ExtractedElts[Idx] = Elt;
8021             }
8022           
8023             // Insert this value into the result vector.
8024             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
8025             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8026           }
8027           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8028         }
8029       }
8030       break;
8031
8032     case Intrinsic::stackrestore: {
8033       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8034       // happen when variable allocas are DCE'd.
8035       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8036         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8037           BasicBlock::iterator BI = SS;
8038           if (&*++BI == II)
8039             return EraseInstFromFunction(CI);
8040         }
8041       }
8042       
8043       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8044       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8045       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8046       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
8047         BasicBlock::iterator BI = II;
8048         bool CannotRemove = false;
8049         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8050           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
8051               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
8052             CannotRemove = true;
8053             break;
8054           }
8055         }
8056         if (!CannotRemove)
8057           return EraseInstFromFunction(CI);
8058       }
8059       break;
8060     }
8061     }
8062   }
8063
8064   return visitCallSite(II);
8065 }
8066
8067 // InvokeInst simplification
8068 //
8069 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8070   return visitCallSite(&II);
8071 }
8072
8073 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8074 //
8075 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8076   bool Changed = false;
8077
8078   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8079   // to the arguments of the call/invoke.
8080   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8081
8082   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8083
8084   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8085     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8086       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8087       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8088       // be unreachable, as the call is undefined.
8089       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8090                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), OldCall);
8091       if (!OldCall->use_empty())
8092         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8093       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8094         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8095       return 0;
8096     }
8097
8098   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8099     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8100     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8101     // that we can't modify the CFG here.
8102     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8103                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)),
8104                   CS.getInstruction());
8105
8106     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8107       CS.getInstruction()->
8108         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8109
8110     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8111       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8112       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8113                      ConstantInt::getTrue(), II);
8114     }
8115     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8116   }
8117
8118   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8119   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8120   if (FTy->isVarArg()) {
8121     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8122     // the call.
8123     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8124            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8125       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8126         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8127         // area, we can eliminate the use of the cast.
8128         Value *Op = CI->getOperand(0);
8129         if (CI->isLosslessCast()) {
8130           *I = Op;
8131           Changed = true;
8132         }
8133       }
8134   }
8135
8136   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8137 }
8138
8139 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8140 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8141 //
8142 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8143   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8144   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8145   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8146       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8147     return false;
8148   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8149   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8150
8151   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8152   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8153   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8154   //
8155   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8156   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8157
8158   // Check to see if we are changing the return type...
8159   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8160     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8161         OldRetTy != FT->getReturnType() &&
8162         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8163         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8164           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8165       return false;   // Cannot transform this return value.
8166
8167     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8168     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8169     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8170     // the critical edge).  Bail out in this case.
8171     if (!Caller->use_empty())
8172       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8173         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8174              UI != E; ++UI)
8175           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8176             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8177                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8178               return false;
8179   }
8180
8181   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8182   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8183
8184   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8185   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8186     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8187     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8188     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8189     //Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8190     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8191       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8192       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8193        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8194       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8195        && c->getSExtValue() > 0);
8196     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8197   }
8198
8199   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8200       Callee->isDeclaration())
8201     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
8202
8203   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8204   // inserting cast instructions as necessary...
8205   std::vector<Value*> Args;
8206   Args.reserve(NumActualArgs);
8207
8208   AI = CS.arg_begin();
8209   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8210     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8211     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8212       Args.push_back(*AI);
8213     } else {
8214       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8215           false, ParamTy, false);
8216       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8217       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8218     }
8219   }
8220
8221   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8222   // now...
8223   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8224     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8225
8226   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8227   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
8228     if (!FT->isVarArg()) {
8229       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8230            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8231     } else {
8232       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8233       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8234         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8235         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8236           // Must promote to pass through va_arg area!
8237           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8238                                                                 PTy, false);
8239           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8240           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8241           Args.push_back(Cast);
8242         } else {
8243           Args.push_back(*AI);
8244         }
8245       }
8246     }
8247
8248   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8249     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8250
8251   Instruction *NC;
8252   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8253     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8254                         &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
8255     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8256   } else {
8257     NC = new CallInst(Callee, &Args[0], Args.size(), Caller->getName(), Caller);
8258     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8259       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8260    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8261   }
8262
8263   // Insert a cast of the return type as necessary.
8264   Value *NV = NC;
8265   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8266     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8267       const Type *CallerTy = Caller->getType();
8268       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8269                                                             CallerTy, false);
8270       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, CallerTy, "tmp");
8271
8272       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8273       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8274       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8275         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8276         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8277         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8278       } else {
8279         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8280         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8281       }
8282       AddUsersToWorkList(*Caller);
8283     } else {
8284       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8285     }
8286   }
8287
8288   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8289     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8290   Caller->eraseFromParent();
8291   RemoveFromWorkList(Caller);
8292   return true;
8293 }
8294
8295 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8296 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8297 /// and a single binop.
8298 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8299   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8300   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8301          isa<CmpInst>(FirstInst));
8302   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8303   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8304   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8305     
8306   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8307   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8308   
8309   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8310   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8311   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8312     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8313     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8314         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8315         // types or GEP's with different index types.
8316         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8317         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8318       return 0;
8319
8320     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8321     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8322       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8323           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8324         return 0;
8325     
8326     // Keep track of which operand needs a phi node.
8327     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8328     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8329   }
8330   
8331   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8332
8333   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8334   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8335   // hide them behind a phi.
8336   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8337     return 0;
8338   
8339   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8340   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8341   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8342   if (LHSVal == 0) {
8343     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8344     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8345     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8346     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8347     LHSVal = NewLHS;
8348   }
8349   
8350   if (RHSVal == 0) {
8351     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8352     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8353     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8354     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8355     RHSVal = NewRHS;
8356   }
8357   
8358   // Add all operands to the new PHIs.
8359   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8360     if (NewLHS) {
8361       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8362       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8363     }
8364     if (NewRHS) {
8365       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8366       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8367     }
8368   }
8369     
8370   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8371     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8372   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8373     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8374                            RHSVal);
8375   else {
8376     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8377     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8378   }
8379 }
8380
8381 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8382 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8383 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8384 /// block it is in.
8385 ///
8386 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8387 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8388 /// to a register.
8389 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8390   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8391   
8392   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8393     if (BBI->mayWriteToMemory())
8394       return false;
8395   
8396   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8397   // profitable to do this xform.
8398   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8399     bool isAddressTaken = false;
8400     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8401          UI != E; ++UI) {
8402       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8403       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8404         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8405         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8406       }
8407       isAddressTaken = true;
8408       break;
8409     }
8410     
8411     if (!isAddressTaken)
8412       return false;
8413   }
8414   
8415   return true;
8416 }
8417
8418
8419 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8420 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8421 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8422 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8423   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8424
8425   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8426   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8427   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8428   // code size and simplifying code.
8429   Constant *ConstantOp = 0;
8430   const Type *CastSrcTy = 0;
8431   bool isVolatile = false;
8432   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8433     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8434   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8435     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8436     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8437     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8438     if (ConstantOp == 0)
8439       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8440   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8441     isVolatile = LI->isVolatile();
8442     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8443     // load and the PHI.
8444     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8445         !isSafeToSinkLoad(LI))
8446       return 0;
8447   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8448     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8449       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8450     // Can't handle general GEPs yet.
8451     return 0;
8452   } else {
8453     return 0;  // Cannot fold this operation.
8454   }
8455
8456   // Check to see if all arguments are the same operation.
8457   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8458     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8459     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8460     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8461       return 0;
8462     if (CastSrcTy) {
8463       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8464         return 0;  // Cast operation must match.
8465     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8466       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8467       // the load and the PHI.
8468       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8469           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8470           !isSafeToSinkLoad(LI))
8471         return 0;
8472     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8473       return 0;
8474     }
8475   }
8476
8477   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8478   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8479   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8480                                PN.getName()+".in");
8481   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8482
8483   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8484   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8485
8486   // Add all operands to the new PHI.
8487   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8488     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8489     if (NewInVal != InVal)
8490       InVal = 0;
8491     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8492   }
8493
8494   Value *PhiVal;
8495   if (InVal) {
8496     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8497     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8498     PhiVal = InVal;
8499     delete NewPN;
8500   } else {
8501     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8502     PhiVal = NewPN;
8503   }
8504
8505   // Insert and return the new operation.
8506   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8507     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8508   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8509     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8510   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8511     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8512   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8513     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8514                            PhiVal, ConstantOp);
8515   else
8516     assert(0 && "Unknown operation");
8517   return 0;
8518 }
8519
8520 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
8521 /// that is dead.
8522 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
8523   if (PN->use_empty()) return true;
8524   if (!PN->hasOneUse()) return false;
8525
8526   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
8527   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
8528     return true;
8529
8530   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
8531     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
8532
8533   return false;
8534 }
8535
8536 // PHINode simplification
8537 //
8538 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
8539   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
8540   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
8541   
8542   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
8543     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
8544
8545   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
8546   // reducing code size.
8547   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
8548       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
8549     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
8550       return Result;
8551
8552   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
8553   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
8554   // PHI)... break the cycle.
8555   if (PN.hasOneUse()) {
8556     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
8557     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
8558       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
8559       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
8560       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
8561         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8562     }
8563    
8564     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
8565     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
8566     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
8567     // common case here is good because the only other things that catch this
8568     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
8569     // late.
8570     if (PHIUser->hasOneUse() &&
8571         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
8572         PHIUser->use_back() == &PN) {
8573       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
8574     }
8575   }
8576
8577   return 0;
8578 }
8579
8580 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
8581                                    Instruction *InsertPoint,
8582                                    InstCombiner *IC) {
8583   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
8584   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8585   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
8586   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
8587   // used for address computation.
8588   Instruction::CastOps opcode = 
8589      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
8590       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
8591   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
8592 }
8593
8594
8595 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
8596   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
8597   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
8598   // If so, eliminate the noop.
8599   if (GEP.getNumOperands() == 1)
8600     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8601
8602   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
8603     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
8604
8605   bool HasZeroPointerIndex = false;
8606   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
8607     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
8608
8609   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
8610     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
8611
8612   // Eliminate unneeded casts for indices.
8613   bool MadeChange = false;
8614   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
8615   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
8616     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
8617       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
8618         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
8619             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
8620           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
8621           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
8622           // is a 32-bit pointer target.
8623           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
8624             MadeChange = true;
8625             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
8626           }
8627         }
8628       }
8629       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
8630       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
8631       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
8632       // obvious.
8633       Value *Op = GEP.getOperand(i);
8634       if (TD->getTypeSize(Op->getType()) > TD->getPointerSize())
8635         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
8636           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
8637           MadeChange = true;
8638         } else {
8639           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
8640                                 GEP);
8641           GEP.setOperand(i, Op);
8642           MadeChange = true;
8643         }
8644     }
8645   if (MadeChange) return &GEP;
8646
8647   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
8648   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
8649   // getelementptr instructions into a single instruction.
8650   //
8651   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
8652   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
8653     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
8654
8655   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
8656     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
8657     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
8658     // avoids us creating a TON of code in some cases.
8659     //
8660     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
8661         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
8662       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
8663
8664     SmallVector<Value*, 8> Indices;
8665
8666     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
8667     bool EndsWithSequential = false;
8668     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
8669            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
8670       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
8671
8672     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
8673     if (EndsWithSequential) {
8674       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
8675       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
8676       //
8677       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
8678       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
8679         Sum = GO1;
8680       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
8681         Sum = SO1;
8682       } else {
8683         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
8684         // target's pointer size.
8685         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
8686           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
8687             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
8688           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
8689             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
8690           } else {
8691             unsigned PS = TD->getPointerSize();
8692             if (TD->getTypeSize(SO1->getType()) == PS) {
8693               // Convert GO1 to SO1's type.
8694               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
8695
8696             } else if (TD->getTypeSize(GO1->getType()) == PS) {
8697               // Convert SO1 to GO1's type.
8698               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
8699             } else {
8700               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
8701               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
8702               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
8703             }
8704           }
8705         }
8706         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
8707           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
8708         else {
8709           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
8710           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
8711         }
8712       }
8713
8714       // Recycle the GEP we already have if possible.
8715       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
8716         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
8717         GEP.setOperand(1, Sum);
8718         return &GEP;
8719       } else {
8720         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8721                        SrcGEPOperands.end()-1);
8722         Indices.push_back(Sum);
8723         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
8724       }
8725     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
8726                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
8727                SrcGEPOperands.size() != 1) {
8728       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
8729       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
8730                      SrcGEPOperands.end());
8731       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
8732     }
8733
8734     if (!Indices.empty())
8735       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], &Indices[0],
8736                                    Indices.size(), GEP.getName());
8737
8738   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
8739     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
8740     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
8741
8742     // Scan for nonconstants...
8743     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
8744     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
8745     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
8746       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
8747
8748     if (I == E) {  // If they are all constants...
8749       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
8750                                                     &Indices[0],Indices.size());
8751
8752       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
8753       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
8754     }
8755   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
8756     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
8757       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
8758     } else if (HasZeroPointerIndex) {
8759       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
8760       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
8761       //
8762       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
8763       //
8764       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
8765       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
8766       if (const ArrayType *XATy =
8767           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
8768         if (const ArrayType *CATy =
8769             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
8770           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
8771             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
8772             // to an array of the same type as the destination pointer
8773             // array.  Because the array type is never stepped over (there
8774             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
8775             GEP.setOperand(0, X);
8776             return &GEP;
8777           }
8778     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
8779       // Transform things like:
8780       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
8781       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
8782       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
8783       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
8784       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8785           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
8786           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
8787         Value *V = InsertNewInstBefore(
8788                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
8789                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
8790         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
8791         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
8792       }
8793       
8794       // Transform things like:
8795       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
8796       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
8797       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
8798       
8799       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
8800           (ResElTy == Type::Int8Ty || ResElTy == Type::Int8Ty)) {
8801         uint64_t ArrayEltSize =
8802             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
8803         
8804         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
8805         // allow either a mul, shift, or constant here.
8806         Value *NewIdx = 0;
8807         ConstantInt *Scale = 0;
8808         if (ArrayEltSize == 1) {
8809           NewIdx = GEP.getOperand(1);
8810           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
8811         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
8812           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
8813           Scale = CI;
8814         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
8815           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
8816               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8817             unsigned ShAmt =
8818               cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))->getZExtValue();
8819             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
8820             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8821           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
8822                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
8823             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
8824             NewIdx = Inst->getOperand(0);
8825           }
8826         }
8827
8828         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
8829         // out, perform the transformation.
8830         if (Scale && Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
8831           if (isa<ConstantInt>(Scale))
8832             Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
8833                                       Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
8834           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
8835             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
8836                                                        true /*SExt*/);
8837             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
8838             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
8839           }
8840
8841           // Insert the new GEP instruction.
8842           Instruction *NewGEP =
8843             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::Int32Ty),
8844                                   NewIdx, GEP.getName());
8845           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
8846           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
8847           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
8848         }
8849       }
8850     }
8851   }
8852
8853   return 0;
8854 }
8855
8856 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
8857   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
8858   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
8859     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
8860       const Type *NewTy = 
8861         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
8862       AllocationInst *New = 0;
8863
8864       // Create and insert the replacement instruction...
8865       if (isa<MallocInst>(AI))
8866         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8867       else {
8868         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
8869         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
8870       }
8871
8872       InsertNewInstBefore(New, AI);
8873
8874       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
8875       // allocas if possible...
8876       //
8877       BasicBlock::iterator It = New;
8878       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
8879
8880       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
8881       // insert our getelementptr instruction...
8882       //
8883       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8884       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
8885                                        New->getName()+".sub", It);
8886
8887       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
8888       // allocation.
8889       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
8890     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
8891       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8892     }
8893
8894   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
8895   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
8896   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
8897   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
8898       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
8899     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
8900
8901   return 0;
8902 }
8903
8904 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
8905   Value *Op = FI.getOperand(0);
8906
8907   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
8908   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
8909     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
8910       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
8911       return &FI;
8912     }
8913
8914   // free undef -> unreachable.
8915   if (isa<UndefValue>(Op)) {
8916     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
8917     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8918                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::Int1Ty)), &FI);
8919     return EraseInstFromFunction(FI);
8920   }
8921
8922   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
8923   // when lots of inlining happens.
8924   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
8925     return EraseInstFromFunction(FI);
8926
8927   return 0;
8928 }
8929
8930
8931 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
8932 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
8933   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
8934   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
8935
8936   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
8937   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
8938     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8939
8940     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
8941          isa<VectorType>(DestPTy)) {
8942       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
8943       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
8944       // constants.
8945       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
8946         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
8947           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
8948             Value *Idxs[2];
8949             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8950             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
8951             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
8952             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
8953           }
8954
8955       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
8956             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
8957           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
8958           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
8959           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
8960           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
8961                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
8962
8963         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
8964         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
8965         // the result of the loaded value.
8966         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
8967                                                              CI->getName(),
8968                                                          LI.isVolatile()),LI);
8969         // Now cast the result of the load.
8970         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
8971       }
8972     }
8973   }
8974   return 0;
8975 }
8976
8977 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
8978 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
8979 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
8980 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
8981 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
8982   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
8983   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
8984
8985   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
8986   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
8987   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
8988   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
8989   // the load entirely).
8990   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
8991
8992   while (BBI != E) {
8993     --BBI;
8994
8995     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
8996       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
8997     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
8998       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
8999
9000   }
9001   return false;
9002 }
9003
9004 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9005   Value *Op = LI.getOperand(0);
9006
9007   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9008   if (isa<CastInst>(Op))
9009     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
9010       return Res;
9011
9012   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9013   if (LI.isVolatile()) return 0;
9014   
9015   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9016     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9017     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9018     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9019     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9020       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9021         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9022     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9023       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9024         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9025   }
9026
9027   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
9028     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
9029         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
9030       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9031       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9032       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9033       // CFG.
9034       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9035                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9036       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9037     }
9038
9039   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9040     // load null/undef -> undef
9041     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
9042       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9043       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9044       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9045       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9046                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9047       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9048     }
9049
9050     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9051     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9052       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9053         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9054
9055     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9056     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
9057       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9058         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9059           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9060             if (Constant *V = 
9061                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9062               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9063         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9064           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9065           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9066           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9067           // CFG.
9068           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9069                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9070           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9071         }
9072
9073       } else if (CE->isCast()) {
9074         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
9075           return Res;
9076       }
9077   }
9078
9079   if (Op->hasOneUse()) {
9080     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9081     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9082     // exposes redundancy in the code.
9083     //
9084     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9085     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9086     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9087     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9088     // unconditionally.
9089     //
9090     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9091       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9092       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9093           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9094         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9095                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9096         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9097                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9098         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9099       }
9100
9101       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9102       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9103         if (C->isNullValue()) {
9104           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9105           return &LI;
9106         }
9107
9108       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9109       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9110         if (C->isNullValue()) {
9111           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9112           return &LI;
9113         }
9114     }
9115   }
9116   return 0;
9117 }
9118
9119 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9120 /// when possible.
9121 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9122   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9123   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9124
9125   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9126   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9127     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9128
9129     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9130       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9131       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9132       // constants.
9133       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9134         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9135           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9136             Value* Idxs[2];
9137             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9138             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9139             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9140             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9141           }
9142
9143       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9144           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9145                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9146
9147         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9148         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9149         // the store, cast the value to be stored.
9150         Value *NewCast;
9151         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9152         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9153         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9154         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9155         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9156           if (CastSrcTy->isInteger())
9157             opcode = Instruction::IntToPtr;
9158         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9159           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9160             opcode = Instruction::PtrToInt;
9161         }
9162         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9163           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9164         else
9165           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9166             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9167             SI);
9168         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9169       }
9170     }
9171   }
9172   return 0;
9173 }
9174
9175 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9176   Value *Val = SI.getOperand(0);
9177   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9178
9179   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9180     EraseInstFromFunction(SI);
9181     ++NumCombined;
9182     return 0;
9183   }
9184   
9185   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9186   // alloca dead.
9187   if (Ptr->hasOneUse()) {
9188     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9189       EraseInstFromFunction(SI);
9190       ++NumCombined;
9191       return 0;
9192     }
9193     
9194     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9195       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9196           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9197         EraseInstFromFunction(SI);
9198         ++NumCombined;
9199         return 0;
9200       }
9201   }
9202
9203   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9204   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9205   // situation often occurs with bitfield accesses.
9206   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9207   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9208        --ScanInsts) {
9209     --BBI;
9210     
9211     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9212       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9213       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9214         ++NumDeadStore;
9215         ++BBI;
9216         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9217         continue;
9218       }
9219       break;
9220     }
9221     
9222     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9223     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9224     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9225     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9226       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr) {
9227         EraseInstFromFunction(SI);
9228         ++NumCombined;
9229         return 0;
9230       }
9231       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9232       // may not be dead.
9233       break;
9234     }
9235     
9236     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9237     if (BBI->mayWriteToMemory())
9238       break;
9239   }
9240   
9241   
9242   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9243
9244   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9245   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9246     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9247       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9248       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9249         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9250       ++NumCombined;
9251     }
9252     return 0;  // Do not modify these!
9253   }
9254
9255   // store undef, Ptr -> noop
9256   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9257     EraseInstFromFunction(SI);
9258     ++NumCombined;
9259     return 0;
9260   }
9261
9262   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9263   // source instead.
9264   if (isa<CastInst>(Ptr))
9265     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9266       return Res;
9267   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9268     if (CE->isCast())
9269       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9270         return Res;
9271
9272   
9273   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9274   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9275   BBI = &SI; ++BBI;
9276   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9277     if (BI->isUnconditional()) {
9278       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9279       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9280       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9281       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
9282
9283       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
9284       BasicBlock *Other = 0;
9285       if (*PI != BI->getParent())
9286         Other = *PI;
9287       ++PI;
9288       if (PI != pred_end(Dest)) {
9289         if (*PI != BI->getParent())
9290           if (Other)
9291             Other = 0;
9292           else
9293             Other = *PI;
9294         if (++PI != pred_end(Dest))
9295           Other = 0;
9296       }
9297       if (Other) {  // If only one other pred...
9298         BBI = Other->getTerminator();
9299         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
9300         // there is an instruction before the branch.
9301         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
9302             BBI != Other->begin()) {
9303           --BBI;
9304           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
9305           
9306           // If this instruction is a store to the same location.
9307           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9308             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
9309             // node now if we need it.
9310             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
9311             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
9312               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
9313               PN->reserveOperandSpace(2);
9314               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
9315               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
9316               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
9317             }
9318             
9319             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
9320             // insert it.
9321             BBI = Dest->begin();
9322             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
9323             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
9324                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
9325
9326             // Nuke the old stores.
9327             EraseInstFromFunction(SI);
9328             EraseInstFromFunction(*OtherStore);
9329             ++NumCombined;
9330             return 0;
9331           }
9332         }
9333       }
9334     }
9335   
9336   return 0;
9337 }
9338
9339
9340 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
9341   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
9342   Value *X = 0;
9343   BasicBlock *TrueDest;
9344   BasicBlock *FalseDest;
9345   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
9346       !isa<Constant>(X)) {
9347     // Swap Destinations and condition...
9348     BI.setCondition(X);
9349     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9350     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9351     return &BI;
9352   }
9353
9354   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
9355   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
9356   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
9357                              TrueDest, FalseDest)))
9358     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
9359          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9360       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
9361       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
9362       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9363       NewSCC->takeName(I);
9364       // Swap Destinations and condition...
9365       BI.setCondition(NewSCC);
9366       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9367       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9368       RemoveFromWorkList(I);
9369       I->eraseFromParent();
9370       AddToWorkList(NewSCC);
9371       return &BI;
9372     }
9373
9374   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
9375   ICmpInst::Predicate IPred;
9376   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
9377                       TrueDest, FalseDest)))
9378     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
9379          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
9380          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
9381       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
9382       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
9383       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
9384       NewSCC->takeName(I);
9385       // Swap Destinations and condition...
9386       BI.setCondition(NewSCC);
9387       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
9388       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
9389       RemoveFromWorkList(I);
9390       I->eraseFromParent();;
9391       AddToWorkList(NewSCC);
9392       return &BI;
9393     }
9394
9395   return 0;
9396 }
9397
9398 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
9399   Value *Cond = SI.getCondition();
9400   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
9401     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
9402       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
9403         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
9404         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
9405           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
9406                                                 AddRHS));
9407         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
9408         AddToWorkList(I);
9409         return &SI;
9410       }
9411   }
9412   return 0;
9413 }
9414
9415 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
9416 /// is to leave as a vector operation.
9417 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
9418   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
9419     return true;
9420   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
9421     if (isConstant) return true;
9422     // If all elts are the same, we can extract.
9423     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
9424     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9425       if (C->getOperand(i) != Op0)
9426         return false;
9427     return true;
9428   }
9429   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
9430   if (!I) return false;
9431   
9432   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
9433   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
9434   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
9435       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
9436     return true;
9437   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
9438     return true;
9439   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
9440     if (BO->hasOneUse() &&
9441         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
9442          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
9443       return true;
9444   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
9445     if (CI->hasOneUse() &&
9446         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
9447          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
9448       return true;
9449   
9450   return false;
9451 }
9452
9453 /// Read and decode a shufflevector mask.
9454 ///
9455 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
9456 /// elements in the input.
9457 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
9458   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
9459   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
9460     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
9461   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
9462     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
9463
9464   std::vector<unsigned> Result;
9465   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
9466   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
9467     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
9468       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
9469     else
9470       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
9471   return Result;
9472 }
9473
9474 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
9475 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
9476 /// extracted from the vector.
9477 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
9478   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
9479   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
9480   unsigned Width = PTy->getNumElements();
9481   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
9482     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9483   
9484   if (isa<UndefValue>(V))
9485     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9486   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
9487     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
9488   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
9489     return CP->getOperand(EltNo);
9490   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9491     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
9492     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
9493       return 0;
9494     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
9495     
9496     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
9497     // inserted value.
9498     if (EltNo == IIElt) 
9499       return III->getOperand(1);
9500     
9501     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
9502     // vector input.
9503     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
9504   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
9505     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
9506     if (InEl < Width)
9507       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
9508     else if (InEl < Width*2)
9509       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
9510     else
9511       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
9512   }
9513   
9514   // Otherwise, we don't know.
9515   return 0;
9516 }
9517
9518 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
9519
9520   // If packed val is undef, replace extract with scalar undef.
9521   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
9522     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9523
9524   // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0.
9525   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
9526     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
9527   
9528   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
9529     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
9530     // with that operand
9531     Constant *op0 = C->getOperand(0);
9532     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
9533       if (C->getOperand(i) != op0) {
9534         op0 = 0; 
9535         break;
9536       }
9537     if (op0)
9538       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
9539   }
9540   
9541   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
9542   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
9543   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9544     // This instruction only demands the single element from the input vector.
9545     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
9546     // property.
9547     uint64_t IndexVal = IdxC->getZExtValue();
9548     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse()) {
9549       uint64_t UndefElts;
9550       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
9551                                                 1 << IndexVal,
9552                                                 UndefElts)) {
9553         EI.setOperand(0, V);
9554         return &EI;
9555       }
9556     }
9557     
9558     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
9559       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
9560   }
9561   
9562   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
9563     if (I->hasOneUse()) {
9564       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
9565       // profitable to do so
9566       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
9567         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
9568         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
9569           ExtractElementInst *newEI0 = 
9570             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
9571                                    EI.getName()+".lhs");
9572           ExtractElementInst *newEI1 =
9573             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
9574                                    EI.getName()+".rhs");
9575           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
9576           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
9577           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
9578         }
9579       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
9580         Value *Ptr = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, I->getOperand(0),
9581                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
9582         GetElementPtrInst *GEP = 
9583           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
9584         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
9585         return new LoadInst(GEP);
9586       }
9587     }
9588     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
9589       // Extracting the inserted element?
9590       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
9591         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
9592       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
9593       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
9594       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
9595           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
9596         AddUsesToWorkList(EI);
9597         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
9598         return &EI;
9599       }
9600     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
9601       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
9602       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
9603       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
9604         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
9605         Value *Src;
9606         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
9607           Src = SVI->getOperand(0);
9608         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
9609           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
9610           Src = SVI->getOperand(1);
9611         } else {
9612           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
9613         }
9614         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
9615       }
9616     }
9617   }
9618   return 0;
9619 }
9620
9621 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
9622 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
9623 /// Otherwise, return false.
9624 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
9625                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
9626   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
9627          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
9628   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9629
9630   if (isa<UndefValue>(V)) {
9631     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9632     return true;
9633   } else if (V == LHS) {
9634     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9635       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9636     return true;
9637   } else if (V == RHS) {
9638     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9639       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
9640     return true;
9641   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9642     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9643     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9644     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9645     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9646     
9647     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
9648       return false;
9649     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9650     
9651     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
9652       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9653       // transitively ok.
9654       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9655         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
9656         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
9657         return true;
9658       }      
9659     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
9660       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
9661           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9662         unsigned ExtractedIdx =
9663           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9664         
9665         // This must be extracting from either LHS or RHS.
9666         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
9667           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
9668           // transitively ok.
9669           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
9670             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
9671             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
9672               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9673                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9674             } else {
9675               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
9676               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9677                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
9678               
9679             }
9680             return true;
9681           }
9682         }
9683       }
9684     }
9685   }
9686   // TODO: Handle shufflevector here!
9687   
9688   return false;
9689 }
9690
9691 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
9692 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
9693 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
9694 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
9695                                      Value *&RHS) {
9696   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
9697          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
9698          "Invalid shuffle!");
9699   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
9700
9701   if (isa<UndefValue>(V)) {
9702     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9703     return V;
9704   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
9705     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
9706     return V;
9707   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
9708     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
9709     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
9710     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
9711     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
9712     
9713     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9714       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9715           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
9716         unsigned ExtractedIdx =
9717           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9718         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9719         
9720         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
9721         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
9722         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
9723           RHS = EI->getOperand(0);
9724           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
9725           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
9726             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
9727           return V;
9728         }
9729         
9730         if (VecOp == RHS) {
9731           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
9732           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
9733           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
9734             if (i != InsertedIdx)
9735               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
9736           }
9737           return V;
9738         }
9739         
9740         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
9741         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
9742         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
9743           return EI->getOperand(0);
9744         
9745       }
9746     }
9747   }
9748   // TODO: Handle shufflevector here!
9749   
9750   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
9751   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
9752     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
9753   return V;
9754 }
9755
9756 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
9757   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
9758   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
9759   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
9760   
9761   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
9762   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
9763   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
9764     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
9765         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
9766       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
9767       unsigned ExtractedIdx=cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
9768       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
9769       
9770       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
9771         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
9772       
9773       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
9774         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
9775       
9776       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
9777       // back into the same place, just use the input vector.
9778       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
9779         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
9780       
9781       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
9782       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
9783       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
9784       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
9785       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
9786         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
9787         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
9788         // Build a new shuffle mask.
9789         std::vector<Constant*> Mask;
9790         if (isa<UndefValue>(VecOp))
9791           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9792         else {
9793           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
9794           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
9795                                                        NumVectorElts));
9796         } 
9797         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
9798         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
9799                                      ConstantVector::get(Mask));
9800       }
9801       
9802       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
9803       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
9804       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
9805         std::vector<Constant*> Mask;
9806         Value *RHS = 0;
9807         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
9808         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
9809         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
9810         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
9811       }
9812     }
9813   }
9814
9815   return 0;
9816 }
9817
9818
9819 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
9820   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
9821   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
9822   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
9823
9824   bool MadeChange = false;
9825   
9826   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
9827   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
9828     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
9829   
9830   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
9831   // the undef, change them to undefs.
9832   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
9833     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
9834     // with undef element refs and set MadeChange to true.
9835     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9836       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
9837         Mask[i] = 2*e;
9838         MadeChange = true;
9839       }
9840     }
9841     
9842     if (MadeChange) {
9843       // Remap any references to RHS to use LHS.
9844       std::vector<Constant*> Elts;
9845       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9846         if (Mask[i] == 2*e)
9847           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9848         else
9849           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9850       }
9851       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9852     }
9853   }
9854   
9855   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
9856   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
9857   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
9858     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
9859       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
9860       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9861     }
9862     
9863     // Remap any references to RHS to use LHS.
9864     std::vector<Constant*> Elts;
9865     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9866       if (Mask[i] >= 2*e)
9867         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9868       else {
9869         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
9870             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
9871           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
9872         else
9873           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
9874         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
9875       }
9876     }
9877     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
9878     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
9879     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
9880     LHS = SVI.getOperand(0);
9881     RHS = SVI.getOperand(1);
9882     MadeChange = true;
9883   }
9884   
9885   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
9886   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
9887     
9888   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
9889     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
9890     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
9891     isLHSID &= (Mask[i] == i);
9892       
9893     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
9894     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
9895   }
9896
9897   // Eliminate identity shuffles.
9898   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
9899   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
9900   
9901   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
9902   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
9903   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
9904   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
9905   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
9906   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
9907   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
9908   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
9909   // (splat(splat)) -> splat.
9910   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
9911     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
9912       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
9913
9914       std::vector<unsigned> NewMask;
9915       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
9916         if (Mask[i] >= 2*e)
9917           NewMask.push_back(2*e);
9918         else
9919           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
9920       
9921       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
9922       // the replacement.
9923       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
9924         std::vector<Constant*> Elts;
9925         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
9926           if (NewMask[i] >= e*2) {
9927             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
9928           } else {
9929             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
9930           }
9931         }
9932         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
9933                                      LHSSVI->getOperand(1),
9934                                      ConstantVector::get(Elts));
9935       }
9936     }
9937   }
9938
9939   return MadeChange ? &SVI : 0;
9940 }
9941
9942
9943
9944
9945 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
9946 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
9947 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
9948 /// end of its block.
9949 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
9950   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
9951
9952   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
9953   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
9954
9955   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
9956   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
9957     return false;
9958
9959   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
9960   // the end of block that could change the value.
9961   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
9962     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
9963          Scan != E; ++Scan)
9964       if (Scan->mayWriteToMemory())
9965         return false;
9966   }
9967
9968   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
9969   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
9970
9971   I->moveBefore(InsertPos);
9972   ++NumSunkInst;
9973   return true;
9974 }
9975
9976
9977 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
9978 /// all reachable code to the worklist.
9979 ///
9980 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
9981 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
9982 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
9983 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
9984 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
9985 ///
9986 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
9987                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
9988                                        InstCombiner &IC,
9989                                        const TargetData *TD) {
9990   // We have now visited this block!  If we've already been here, bail out.
9991   if (!Visited.insert(BB)) return;
9992     
9993   for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
9994     Instruction *Inst = BBI++;
9995     
9996     // DCE instruction if trivially dead.
9997     if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
9998       ++NumDeadInst;
9999       DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10000       Inst->eraseFromParent();
10001       continue;
10002     }
10003     
10004     // ConstantProp instruction if trivially constant.
10005     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10006       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10007       Inst->replaceAllUsesWith(C);
10008       ++NumConstProp;
10009       Inst->eraseFromParent();
10010       continue;
10011     }
10012     
10013     IC.AddToWorkList(Inst);
10014   }
10015
10016   // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a constant,
10017   // only visit the reachable successor.
10018   TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10019   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10020     if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10021       bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10022       AddReachableCodeToWorklist(BI->getSuccessor(!CondVal), Visited, IC, TD);
10023       return;
10024     }
10025   } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10026     if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10027       // See if this is an explicit destination.
10028       for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10029         if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10030           AddReachableCodeToWorklist(SI->getSuccessor(i), Visited, IC, TD);
10031           return;
10032         }
10033       
10034       // Otherwise it is the default destination.
10035       AddReachableCodeToWorklist(SI->getSuccessor(0), Visited, IC, TD);
10036       return;
10037     }
10038   }
10039   
10040   for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10041     AddReachableCodeToWorklist(TI->getSuccessor(i), Visited, IC, TD);
10042 }
10043
10044 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10045   bool Changed = false;
10046   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10047   
10048   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10049              << F.getNameStr() << "\n");
10050
10051   {
10052     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10053     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10054     // track of which blocks we visit.
10055     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10056     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10057
10058     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10059     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10060     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10061     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10062       if (!Visited.count(BB)) {
10063         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10064         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10065           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10066
10067           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10068           ++NumDeadInst;
10069
10070           if (!I->use_empty())
10071             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10072           I->eraseFromParent();
10073         }
10074       }
10075   }
10076
10077   while (!Worklist.empty()) {
10078     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10079     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10080
10081     // Check to see if we can DCE the instruction.
10082     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10083       // Add operands to the worklist.
10084       if (I->getNumOperands() < 4)
10085         AddUsesToWorkList(*I);
10086       ++NumDeadInst;
10087
10088       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10089
10090       I->eraseFromParent();
10091       RemoveFromWorkList(I);
10092       continue;
10093     }
10094
10095     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10096     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10097       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10098
10099       // Add operands to the worklist.
10100       AddUsesToWorkList(*I);
10101       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10102
10103       ++NumConstProp;
10104       I->eraseFromParent();
10105       RemoveFromWorkList(I);
10106       continue;
10107     }
10108
10109     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10110     if (I->hasOneUse()) {
10111       BasicBlock *BB = I->getParent();
10112       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10113       if (UserParent != BB) {
10114         bool UserIsSuccessor = false;
10115         // See if the user is one of our successors.
10116         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10117           if (*SI == UserParent) {
10118             UserIsSuccessor = true;
10119             break;
10120           }
10121
10122         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10123         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10124         // otherwise), we can keep going.
10125         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10126             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10127           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10128           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10129       }
10130     }
10131
10132     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10133     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10134       ++NumCombined;
10135       // Should we replace the old instruction with a new one?
10136       if (Result != I) {
10137         DOUT << "IC: Old = " << *I
10138              << "    New = " << *Result;
10139
10140         // Everything uses the new instruction now.
10141         I->replaceAllUsesWith(Result);
10142
10143         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10144         AddToWorkList(Result);
10145         AddUsersToWorkList(*Result);
10146
10147         // Move the name to the new instruction first.
10148         Result->takeName(I);
10149
10150         // Insert the new instruction into the basic block...
10151         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10152         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10153
10154         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10155           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10156             ++InsertPos;
10157
10158         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10159
10160         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10161         // use counts.
10162         AddUsesToWorkList(*I);
10163
10164         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10165         // we do not process an instruction that has been deleted.
10166         RemoveFromWorkList(I);
10167
10168         // Erase the old instruction.
10169         InstParent->getInstList().erase(I);
10170       } else {
10171         DOUT << "IC: MOD = " << *I;
10172
10173         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10174         // if so, remove it.
10175         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10176           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10177           // use counts.
10178           AddUsesToWorkList(*I);
10179
10180           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10181           // occurrences of this instruction.
10182           RemoveFromWorkList(I);
10183           I->eraseFromParent();
10184         } else {
10185           AddToWorkList(I);
10186           AddUsersToWorkList(*I);
10187         }
10188       }
10189       Changed = true;
10190     }
10191   }
10192
10193   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10194   return Changed;
10195 }
10196
10197
10198 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10199   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10200   
10201   bool EverMadeChange = false;
10202
10203   // Iterate while there is work to do.
10204   unsigned Iteration = 0;
10205   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10206     EverMadeChange = true;
10207   return EverMadeChange;
10208 }
10209
10210 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
10211   return new InstCombiner();
10212 }
10213