ec51508e657656f79d3b7e9bf3d377a230f312e9
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where 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/ConstantRange.h"
48 #include "llvm/Support/Debug.h"
49 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
50 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
51 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
52 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
53 #include "llvm/Support/Compiler.h"
54 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
55 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
57 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
58 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
59 #include <algorithm>
60 #include <sstream>
61 using namespace llvm;
62 using namespace llvm::PatternMatch;
63
64 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
65 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
66 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
67 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
68 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
69
70 namespace {
71   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
72     : public FunctionPass,
73       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
74     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
75     std::vector<Instruction*> Worklist;
76     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
77     TargetData *TD;
78     bool MustPreserveLCSSA;
79   public:
80     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
81     InstCombiner() : FunctionPass((intptr_t)&ID) {}
82
83     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
84     /// isn't already in it.
85     void AddToWorkList(Instruction *I) {
86       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())))
87         Worklist.push_back(I);
88     }
89     
90     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
91     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
92       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
93       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
94       
95       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
96       Worklist[It->second] = 0;
97       
98       WorklistMap.erase(It);
99     }
100     
101     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
102       Instruction *I = Worklist.back();
103       Worklist.pop_back();
104       WorklistMap.erase(I);
105       return I;
106     }
107
108     
109     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
110     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
111     /// now.
112     ///
113     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
114       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
115            UI != UE; ++UI)
116         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
117     }
118
119     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
120     /// the work lists because they might get more simplified now.
121     ///
122     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
123       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
124         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
125           AddToWorkList(Op);
126     }
127     
128     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
129     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
130     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
131     ///
132     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
133     ///
134     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
135       Value *R = I.getOperand(op);
136       
137       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
138         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i))) {
139           AddToWorkList(Op);
140           // Set the operand to undef to drop the use.
141           I.setOperand(i, UndefValue::get(Op->getType()));
142         }
143       
144       return R;
145     }
146
147   public:
148     virtual bool runOnFunction(Function &F);
149     
150     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
151
152     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
153       AU.addRequired<TargetData>();
154       AU.addPreservedID(LCSSAID);
155       AU.setPreservesCFG();
156     }
157
158     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
159
160     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
161     // instruction types.  The semantics are as follows:
162     // Return Value:
163     //    null        - No change was made
164     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
165     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
166     //
167     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
168     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
169     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
174     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
175     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
178     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
179     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
183     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
184     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
185     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
186     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
188     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
189     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
190     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
191                                                 Instruction *LHS,
192                                                 ConstantInt *RHS);
193     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
194                                 ConstantInt *DivRHS);
195
196     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
197                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
198     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
199                                      BinaryOperator &I);
200     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
201     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
202     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
203     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
204     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
205     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
206     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
207     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
208     Instruction *visitFPToUI(CastInst &CI);
209     Instruction *visitFPToSI(CastInst &CI);
210     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
211     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
212     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
213     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
214     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
215     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
216                                 Instruction *FI);
217     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
218     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
219     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
220     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
221     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
222     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
223     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
224     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
225     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
226     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
227     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
228     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
229     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
230     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
231
232     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
233     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
234
235   private:
236     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
237     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
238     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
239
240   public:
241     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
242     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
243     //
244     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
245       assert(New && New->getParent() == 0 &&
246              "New instruction already inserted into a basic block!");
247       BasicBlock *BB = Old.getParent();
248       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
249       AddToWorkList(New);
250       return New;
251     }
252
253     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
254     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
255     /// cast.
256     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
257                             Instruction &Pos) {
258       if (V->getType() == Ty) return V;
259
260       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
261         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
262       
263       Instruction *C = CastInst::create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
264       AddToWorkList(C);
265       return C;
266     }
267         
268     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
269       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
270     }
271
272
273     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
274     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
275     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
276     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
277     // modified.
278     //
279     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
280       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
281       if (&I != V) {
282         I.replaceAllUsesWith(V);
283         return &I;
284       } else {
285         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
286         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
287         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
288         return &I;
289       }
290     }
291
292     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
293     // found to be replacable with another preexisting expression or was
294     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
295     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
296     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
297     //
298     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
299       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
300       if (Old != New)
301         Old->replaceAllUsesWith(New);
302       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
303         AddToWorkList(I);
304       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
305         AddToWorkList(I);
306       return true;
307     }
308     
309     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
310     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
311     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
312     // this function.
313     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
314       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
315       AddUsesToWorkList(I);
316       RemoveFromWorkList(&I);
317       I.eraseFromParent();
318       return 0;  // Don't do anything with FI
319     }
320
321   private:
322     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
323     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
324     /// casts that are known to not do anything...
325     ///
326     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
327                                    Value *V, const Type *DestTy,
328                                    Instruction *InsertBefore);
329
330     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
331     /// commutative operators.
332     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
333
334     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
335     /// most-complex to least-complex order.
336     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
337
338     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
339     /// on the demanded bits.
340     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
341                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
342                               unsigned Depth = 0);
343
344     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
345                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
346       
347     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
348     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
349     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
350     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
351
352     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
353     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
354     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
355     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
356     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
357     
358     
359     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
360                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
361     
362     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
363                               bool isSub, Instruction &I);
364     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
365                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
366     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
367     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
368     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
369     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
370
371
372     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
373   };
374
375   char InstCombiner::ID = 0;
376   RegisterPass<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
377 }
378
379 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
380 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
381 static unsigned getComplexity(Value *V) {
382   if (isa<Instruction>(V)) {
383     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
384       return 3;
385     return 4;
386   }
387   if (isa<Argument>(V)) return 3;
388   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
389 }
390
391 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
392 // it.
393 static bool isOnlyUse(Value *V) {
394   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
395 }
396
397 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
398 // though a va_arg area...
399 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
400   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
401     if (ITy->getBitWidth() < 32)
402       return Type::Int32Ty;
403   }
404   return Ty;
405 }
406
407 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst or a constant 
408 /// expression bitcast,  return the operand value, otherwise return null.
409 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
410   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
411     return I->getOperand(0);
412   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
413     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
414       return CE->getOperand(0);
415   return 0;
416 }
417
418 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
419 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
420 static Instruction::CastOps 
421 isEliminableCastPair(
422   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
423   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
424   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
425   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
426 ) {
427   
428   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
429   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
430
431   // Get the opcodes of the two Cast instructions
432   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
433   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
434
435   return Instruction::CastOps(
436       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
437                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
438 }
439
440 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
441 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
442 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
443 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
444                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
445   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
446   
447   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
448   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
449     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
450       return false;
451   return true;
452 }
453
454 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
455 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
456 /// casts that are known to not do anything...
457 ///
458 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
459                                              Value *V, const Type *DestTy,
460                                              Instruction *InsertBefore) {
461   if (V->getType() == DestTy) return V;
462   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
463     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
464   
465   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
466 }
467
468 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
469 // operators:
470 //
471 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
472 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
473 //     binary operators.
474 //
475 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
476 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
477 //
478 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
479   bool Changed = false;
480   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
481     Changed = !I.swapOperands();
482
483   if (!I.isAssociative()) return Changed;
484   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
485   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
486     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
487       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
488         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
489                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
490                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
491         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
492         I.setOperand(1, Folded);
493         return true;
494       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
495         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
496             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
497           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
498           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
499
500           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
501           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
502           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
503                                                     Op1->getOperand(0),
504                                                     Op1->getName(), &I);
505           AddToWorkList(New);
506           I.setOperand(0, New);
507           I.setOperand(1, Folded);
508           return true;
509         }
510     }
511   return Changed;
512 }
513
514 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
515 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
516 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
517 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
518   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
519     return false;
520   I.swapOperands();
521   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
522   return true;
523 }
524
525 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
526 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
527 //
528 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
529   if (BinaryOperator::isNeg(V))
530     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
531
532   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
533   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
534     return ConstantExpr::getNeg(C);
535   return 0;
536 }
537
538 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
539   if (BinaryOperator::isNot(V))
540     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
541
542   // Constants can be considered to be not'ed values...
543   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
544     return ConstantInt::get(~C->getValue());
545   return 0;
546 }
547
548 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
549 // other computations (because it has a constant operand), return the
550 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
551 // Otherwise, return null.
552 //
553 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
554   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
555     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
556       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
557         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
558           return I->getOperand(0);
559       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
560         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
561           // The multiplier is really 1 << CST.
562           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
563           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
564           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
565           return I->getOperand(0);
566         }
567     }
568   return 0;
569 }
570
571 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
572 /// expression, return it.
573 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
574   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
575   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
576     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
577       return cast<User>(V);
578   return false;
579 }
580
581 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
582 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
583   APInt Val(C->getValue());
584   return ConstantInt::get(++Val);
585 }
586 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
587 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
588   APInt Val(C->getValue());
589   return ConstantInt::get(--Val);
590 }
591 /// Add - Add two ConstantInts together
592 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
593   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
594 }
595 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
596 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
597   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
598 }
599 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
600 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
601   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
602 }
603 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
604 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
605   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
606 }
607 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
608 /// this size.
609 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
610   uint32_t W = C1->getBitWidth();
611   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
612   if (sign) {
613     LHSExt.sext(W * 2);
614     RHSExt.sext(W * 2);
615   } else {
616     LHSExt.zext(W * 2);
617     RHSExt.zext(W * 2);
618   }
619
620   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
621
622   if (sign) {
623     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
624     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
625     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
626   } else 
627     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
628 }
629
630 /// ComputeMaskedBits - Determine which of the bits specified in Mask are
631 /// known to be either zero or one and return them in the KnownZero/KnownOne
632 /// bit sets.  This code only analyzes bits in Mask, in order to short-circuit
633 /// processing.
634 /// NOTE: we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
635 /// we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
636 /// it to be an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
637 /// optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
638 /// Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
639 /// this won't lose us code quality.
640 static void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt& KnownZero, 
641                               APInt& KnownOne, unsigned Depth = 0) {
642   assert(V && "No Value?");
643   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
644   uint32_t BitWidth = Mask.getBitWidth();
645   assert(cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth() == BitWidth &&
646          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
647          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
648          "V, Mask, KnownOne and KnownZero should have same BitWidth");
649   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
650     // We know all of the bits for a constant!
651     KnownOne = CI->getValue() & Mask;
652     KnownZero = ~KnownOne & Mask;
653     return;
654   }
655
656   if (Depth == 6 || Mask == 0)
657     return;  // Limit search depth.
658
659   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
660   if (!I) return;
661
662   KnownZero.clear(); KnownOne.clear();   // Don't know anything.
663   APInt KnownZero2(KnownZero), KnownOne2(KnownOne);
664   
665   switch (I->getOpcode()) {
666   case Instruction::And: {
667     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
668     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
669     APInt Mask2(Mask & ~KnownZero);
670     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
671     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
672     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
673     
674     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
675     KnownOne &= KnownOne2;
676     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
677     KnownZero |= KnownZero2;
678     return;
679   }
680   case Instruction::Or: {
681     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
682     APInt Mask2(Mask & ~KnownOne);
683     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
684     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
685     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
686     
687     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
688     KnownZero &= KnownZero2;
689     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
690     KnownOne |= KnownOne2;
691     return;
692   }
693   case Instruction::Xor: {
694     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
695     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
696     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
697     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
698     
699     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
700     APInt KnownZeroOut = (KnownZero & KnownZero2) | (KnownOne & KnownOne2);
701     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
702     KnownOne = (KnownZero & KnownOne2) | (KnownOne & KnownZero2);
703     KnownZero = KnownZeroOut;
704     return;
705   }
706   case Instruction::Select:
707     ComputeMaskedBits(I->getOperand(2), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
708     ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), Mask, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
709     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
710     assert((KnownZero2 & KnownOne2) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
711
712     // Only known if known in both the LHS and RHS.
713     KnownOne &= KnownOne2;
714     KnownZero &= KnownZero2;
715     return;
716   case Instruction::FPTrunc:
717   case Instruction::FPExt:
718   case Instruction::FPToUI:
719   case Instruction::FPToSI:
720   case Instruction::SIToFP:
721   case Instruction::PtrToInt:
722   case Instruction::UIToFP:
723   case Instruction::IntToPtr:
724     return; // Can't work with floating point or pointers
725   case Instruction::Trunc: {
726     // All these have integer operands
727     uint32_t SrcBitWidth = 
728       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
729     APInt MaskIn(Mask);
730     MaskIn.zext(SrcBitWidth);
731     KnownZero.zext(SrcBitWidth);
732     KnownOne.zext(SrcBitWidth);
733     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
734     KnownZero.trunc(BitWidth);
735     KnownOne.trunc(BitWidth);
736     return;
737   }
738   case Instruction::BitCast: {
739     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
740     if (SrcTy->isInteger()) {
741       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
742       return;
743     }
744     break;
745   }
746   case Instruction::ZExt:  {
747     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
748     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
749     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
750       
751     APInt MaskIn(Mask);
752     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
753     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
754     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
755     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
756     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
757     // The top bits are known to be zero.
758     KnownZero.zext(BitWidth);
759     KnownOne.zext(BitWidth);
760     KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
761     return;
762   }
763   case Instruction::SExt: {
764     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
765     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
766     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
767       
768     APInt MaskIn(Mask); 
769     MaskIn.trunc(SrcBitWidth);
770     KnownZero.trunc(SrcBitWidth);
771     KnownOne.trunc(SrcBitWidth);
772     ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), MaskIn, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
773     assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
774     KnownZero.zext(BitWidth);
775     KnownOne.zext(BitWidth);
776
777     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
778     // top bits of the result.
779     if (KnownZero[SrcBitWidth-1])             // Input sign bit known zero
780       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
781     else if (KnownOne[SrcBitWidth-1])           // Input sign bit known set
782       KnownOne |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
783     return;
784   }
785   case Instruction::Shl:
786     // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
787     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
788       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
789       APInt Mask2(Mask.lshr(ShiftAmt));
790       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne, Depth+1);
791       assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
792       KnownZero <<= ShiftAmt;
793       KnownOne  <<= ShiftAmt;
794       KnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt); // low bits known 0
795       return;
796     }
797     break;
798   case Instruction::LShr:
799     // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
800     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
801       // Compute the new bits that are at the top now.
802       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
803       
804       // Unsigned shift right.
805       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
806       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
807       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
808       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
809       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
810       // high bits known zero.
811       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
812       return;
813     }
814     break;
815   case Instruction::AShr:
816     // (ashr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
817     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
818       // Compute the new bits that are at the top now.
819       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
820       
821       // Signed shift right.
822       APInt Mask2(Mask.shl(ShiftAmt));
823       ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero,KnownOne,Depth+1);
824       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
825       KnownZero = APIntOps::lshr(KnownZero, ShiftAmt);
826       KnownOne  = APIntOps::lshr(KnownOne, ShiftAmt);
827         
828       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
829       if (KnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1])    // New bits are known zero.
830         KnownZero |= HighBits;
831       else if (KnownOne[BitWidth-ShiftAmt-1])  // New bits are known one.
832         KnownOne |= HighBits;
833       return;
834     }
835     break;
836   case Instruction::SRem:
837     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
838       APInt RA = Rem->getValue();
839       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
840         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? ((RA - 1) | RA) : ~RA;
841         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
842         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2,KnownZero2,KnownOne2,Depth+1);
843
844         // The sign of a remainder is equal to the sign of the first
845         // operand (zero being positive).
846         if (KnownZero2[BitWidth-1] || ((KnownZero2 & LowBits) == LowBits))
847           KnownZero2 |= ~LowBits;
848         else if (KnownOne2[BitWidth-1])
849           KnownOne2 |= ~LowBits;
850
851         KnownZero |= KnownZero2 & Mask;
852         KnownOne |= KnownOne2 & Mask;
853
854         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
855       }
856     }
857     break;
858   case Instruction::URem:
859     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
860       APInt RA = Rem->getValue();
861       if (RA.isStrictlyPositive() && RA.isPowerOf2()) {
862         APInt LowBits = (RA - 1) | RA;
863         APInt Mask2 = LowBits & Mask;
864         KnownZero |= ~LowBits & Mask;
865         ComputeMaskedBits(I->getOperand(0), Mask2, KnownZero, KnownOne,Depth+1);
866         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
867       }
868     } else {
869       // Since the result is less than or equal to RHS, any leading zero bits
870       // in RHS must also exist in the result.
871       APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
872       ComputeMaskedBits(I->getOperand(1), AllOnes, KnownZero2, KnownOne2, Depth+1);
873
874       uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
875       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & Mask;
876       assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?");
877     }
878     break;
879   }
880 }
881
882 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
883 /// this predicate to simplify operations downstream.  Mask is known to be zero
884 /// for bits that V cannot have.
885 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt& Mask, unsigned Depth = 0) {
886   APInt KnownZero(Mask.getBitWidth(), 0), KnownOne(Mask.getBitWidth(), 0);
887   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, Depth);
888   assert((KnownZero & KnownOne) == 0 && "Bits known to be one AND zero?"); 
889   return (KnownZero & Mask) == Mask;
890 }
891
892 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
893 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
894 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
895 /// constant and return true.
896 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
897                                    APInt Demanded) {
898   assert(I && "No instruction?");
899   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
900
901   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
902   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
903   if (!OpC) return false;
904
905   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
906   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
907   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
908     return false;
909
910   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
911   Demanded &= OpC->getValue();
912   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
913   return true;
914 }
915
916 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
917 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
918 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
919 // min/max.
920 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
921                                                    const APInt& KnownZero,
922                                                    const APInt& KnownOne,
923                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
924   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
925   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
926          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
927          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
928          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
929   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
930
931   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
932   // bit if it is unknown.
933   Min = KnownOne;
934   Max = KnownOne|UnknownBits;
935   
936   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
937     Min.set(BitWidth-1);
938     Max.clear(BitWidth-1);
939   }
940 }
941
942 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
943 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
944 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
945 // min/max.
946 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
947                                                      const APInt &KnownZero,
948                                                      const APInt &KnownOne,
949                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
950   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
951   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
952          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
953          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
954          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
955   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
956   
957   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
958   Min = KnownOne;
959   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
960   Max = KnownOne|UnknownBits;
961 }
962
963 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
964 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
965 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
966 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
967 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
968 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
969 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
970 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
971 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
972 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
973 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
974 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
975 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
976 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
977 /// and KnownOne must all be the same.
978 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
979                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
980                                         unsigned Depth) {
981   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
982   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
983   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
984   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
985   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
986          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
987          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
988          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
989           must have same BitWidth");
990   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
991     // We know all of the bits for a constant!
992     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
993     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
994     return false;
995   }
996   
997   KnownZero.clear(); 
998   KnownOne.clear();
999   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1000     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1001       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
1002       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
1003       return false;
1004     }
1005     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
1006     // just set the DemandedMask to all bits.
1007     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1008   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
1009     if (V != UndefValue::get(VTy))
1010       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
1011     return false;
1012   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
1013     return false;
1014   }
1015   
1016   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1017   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1018
1019   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
1020   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
1021   switch (I->getOpcode()) {
1022   default: break;
1023   case Instruction::And:
1024     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
1025     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1026                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1027       return true;
1028     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1029            "Bits known to be one AND zero?"); 
1030
1031     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
1032     // LHS.
1033     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
1034                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1035       return true;
1036     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1037            "Bits known to be one AND zero?"); 
1038
1039     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
1040     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
1041     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
1042         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1043       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1044     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
1045         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
1046       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1047     
1048     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
1049     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
1050       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
1051       
1052     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1053     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
1054       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1055       
1056     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
1057     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1058     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
1059     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
1060     break;
1061   case Instruction::Or:
1062     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
1063     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1064                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1065       return true;
1066     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1067            "Bits known to be one AND zero?"); 
1068     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
1069     // LHS.
1070     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
1071                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1072       return true;
1073     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1074            "Bits known to be one AND zero?"); 
1075     
1076     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1077     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
1078     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
1079         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
1080       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1081     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
1082         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
1083       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1084
1085     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
1086     // the other side, just use the 'other' side.
1087     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
1088         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
1089       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1090     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
1091         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
1092       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1093         
1094     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1095     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1096       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1097           
1098     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
1099     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1100     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
1101     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
1102     break;
1103   case Instruction::Xor: {
1104     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
1105                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1106       return true;
1107     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1108            "Bits known to be one AND zero?"); 
1109     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1110                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1111       return true;
1112     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1113            "Bits known to be one AND zero?"); 
1114     
1115     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
1116     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
1117     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
1118       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1119     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
1120       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
1121     
1122     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
1123     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
1124                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
1125     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
1126     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
1127                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
1128     
1129     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
1130     // other, turn this into an *inclusive* or.
1131     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
1132     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
1133       Instruction *Or =
1134         BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1135                                  I->getName());
1136       InsertNewInstBefore(Or, *I);
1137       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1138     }
1139     
1140     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
1141     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
1142     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
1143     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
1144     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
1145       // all known
1146       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
1147         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
1148         Instruction *And = 
1149           BinaryOperator::createAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
1150         InsertNewInstBefore(And, *I);
1151         return UpdateValueUsesWith(I, And);
1152       }
1153     }
1154     
1155     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
1156     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
1157     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1158       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1159     
1160     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
1161     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
1162     break;
1163   }
1164   case Instruction::Select:
1165     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
1166                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1167       return true;
1168     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
1169                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1170       return true;
1171     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1172            "Bits known to be one AND zero?"); 
1173     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
1174            "Bits known to be one AND zero?"); 
1175     
1176     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
1177     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
1178       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1179     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
1180       return UpdateValueUsesWith(I, I);
1181     
1182     // Only known if known in both the LHS and RHS.
1183     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
1184     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
1185     break;
1186   case Instruction::Trunc: {
1187     uint32_t truncBf = 
1188       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1189     DemandedMask.zext(truncBf);
1190     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1191     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1192     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1193                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1194       return true;
1195     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1196     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1197     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1198     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1199            "Bits known to be one AND zero?"); 
1200     break;
1201   }
1202   case Instruction::BitCast:
1203     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1204       return false;
1205       
1206     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1207                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1208       return true;
1209     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1210            "Bits known to be one AND zero?"); 
1211     break;
1212   case Instruction::ZExt: {
1213     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1214     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1215     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1216     
1217     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1218     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1219     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1220     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1221                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1222       return true;
1223     DemandedMask.zext(BitWidth);
1224     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1225     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1226     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1227            "Bits known to be one AND zero?"); 
1228     // The top bits are known to be zero.
1229     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1230     break;
1231   }
1232   case Instruction::SExt: {
1233     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1234     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1235     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1236     
1237     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1238                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1239
1240     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1241     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1242     // bit is demanded.
1243     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1244       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1245       
1246     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1247     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1248     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1249     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1250                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1251       return true;
1252     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1253     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1254     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1255     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1256            "Bits known to be one AND zero?"); 
1257       
1258     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1259     // top bits of the result.
1260
1261     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1262     // convert this into a zero extension.
1263     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1264     {
1265       // Convert to ZExt cast
1266       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1267       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1268     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1269       RHSKnownOne |= NewBits;
1270     }
1271     break;
1272   }
1273   case Instruction::Add: {
1274     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1275     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1276     // either.
1277     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1278       
1279     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1280     // we can do.
1281     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1282       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1283       // won't work if the RHS is zero.
1284       if (RHS->isZero())
1285         break;
1286       
1287       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1288       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1289       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1290
1291       // Find information about known zero/one bits in the input.
1292       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1293                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1294         return true;
1295
1296       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1297       // the constant.
1298       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1299         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1300       
1301       // Avoid excess work.
1302       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1303         break;
1304       
1305       // Turn it into OR if input bits are zero.
1306       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1307         Instruction *Or =
1308           BinaryOperator::createOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1309                                    I->getName());
1310         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1311         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1312       }
1313       
1314       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1315       // depending on potential carries from the input constant and the
1316       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1317       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1318       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1319       
1320       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1321       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1322       // this scan.
1323       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1324       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1325       
1326       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1327       
1328       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1329       // other, and there is no input carry.
1330       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1331                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1332       
1333       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1334       // is no input carry.
1335       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1336     } else {
1337       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1338       // the high bits of its LHS or RHS.
1339       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1340         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1341         // significant bit and all those below it.
1342         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1343         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1344                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1345           return true;
1346         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1347                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1348           return true;
1349       }
1350     }
1351     break;
1352   }
1353   case Instruction::Sub:
1354     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1355     // the high bits of its LHS or RHS.
1356     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1357       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1358       // significant bit and all those below it.
1359       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1360       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1361       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1362                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1363         return true;
1364       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1365                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1366         return true;
1367     }
1368     break;
1369   case Instruction::Shl:
1370     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1371       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1372       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1373       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1374                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1375         return true;
1376       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1377              "Bits known to be one AND zero?"); 
1378       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1379       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1380       // low bits known zero.
1381       if (ShiftAmt)
1382         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1383     }
1384     break;
1385   case Instruction::LShr:
1386     // For a logical shift right
1387     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1388       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1389       
1390       // Unsigned shift right.
1391       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1392       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1393                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1394         return true;
1395       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1396              "Bits known to be one AND zero?"); 
1397       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1398       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1399       if (ShiftAmt) {
1400         // Compute the new bits that are at the top now.
1401         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1402         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1403       }
1404     }
1405     break;
1406   case Instruction::AShr:
1407     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1408     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1409     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1410     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1411     if (DemandedMask == 1) {
1412       // Perform the logical shift right.
1413       Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1414                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1415       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1416       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1417     }    
1418
1419     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1420     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1421     if (DemandedMask.isSignBit())
1422       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1423     
1424     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1425       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1426       
1427       // Signed shift right.
1428       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1429       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1430       // demanded.
1431       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1432         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1433       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1434                                DemandedMaskIn,
1435                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1436         return true;
1437       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1438              "Bits known to be one AND zero?"); 
1439       // Compute the new bits that are at the top now.
1440       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1441       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1442       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1443         
1444       // Handle the sign bits.
1445       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1446       // Adjust to where it is now in the mask.
1447       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1448         
1449       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1450       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1451       if (RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1452           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1453         // Perform the logical shift right.
1454         Value *NewVal = BinaryOperator::createLShr(
1455                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1456         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1457         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1458       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1459         RHSKnownOne |= HighBits;
1460       }
1461     }
1462     break;
1463   case Instruction::SRem:
1464     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1465       APInt RA = Rem->getValue();
1466       if (RA.isPowerOf2() || (-RA).isPowerOf2()) {
1467         APInt LowBits = RA.isStrictlyPositive() ? (RA - 1) | RA : ~RA;
1468         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1469         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1470                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1471           return true;
1472
1473         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1474           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1475         else if (LHSKnownOne[BitWidth-1])
1476           LHSKnownOne |= ~LowBits;
1477
1478         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1479         KnownOne |= LHSKnownOne & DemandedMask;
1480
1481         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1482       }
1483     }
1484     break;
1485   case Instruction::URem:
1486     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1487       APInt RA = Rem->getValue();
1488       if (RA.isPowerOf2()) {
1489         APInt LowBits = (RA - 1) | RA;
1490         APInt Mask2 = LowBits & DemandedMask;
1491         KnownZero |= ~LowBits & DemandedMask;
1492         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1493                                  KnownZero, KnownOne, Depth+1))
1494           return true;
1495
1496         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1497       }
1498     } else {
1499       APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1500       APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1501       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1502                                KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1503         return true;
1504
1505       uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1506       KnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1507     }
1508     break;
1509   }
1510   
1511   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1512   // constant.
1513   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1514     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1515   return false;
1516 }
1517
1518
1519 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value producecs a vector with
1520 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1521 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1522 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1523 ///
1524 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1525 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1526 /// returned.  This returns null if no change was made.
1527 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1528                                                 uint64_t &UndefElts,
1529                                                 unsigned Depth) {
1530   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1531   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1532   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1533   assert(DemandedElts != EltMask && (DemandedElts & ~EltMask) == 0 &&
1534          "Invalid DemandedElts!");
1535
1536   if (isa<UndefValue>(V)) {
1537     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1538     UndefElts = EltMask;
1539     return 0;
1540   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1541     UndefElts = EltMask;
1542     return UndefValue::get(V->getType());
1543   }
1544   
1545   UndefElts = 0;
1546   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1547     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1548     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1549
1550     std::vector<Constant*> Elts;
1551     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1552       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1553         Elts.push_back(Undef);
1554         UndefElts |= (1ULL << i);
1555       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1556         Elts.push_back(Undef);
1557         UndefElts |= (1ULL << i);
1558       } else {                               // Otherwise, defined.
1559         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1560       }
1561         
1562     // If we changed the constant, return it.
1563     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1564     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1565   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1566     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1567     // set to undef.
1568     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1569     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1570     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1571     std::vector<Constant*> Elts;
1572     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1573       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1574     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1575     return ConstantVector::get(Elts);
1576   }
1577   
1578   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
1579     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
1580       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1581       return false;
1582     }
1583     return false;
1584   } else if (Depth == 10) {        // Limit search depth.
1585     return false;
1586   }
1587   
1588   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1589   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1590   
1591   bool MadeChange = false;
1592   uint64_t UndefElts2;
1593   Value *TmpV;
1594   switch (I->getOpcode()) {
1595   default: break;
1596     
1597   case Instruction::InsertElement: {
1598     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1599     // demand exactly the same input as we produce.
1600     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1601     if (Idx == 0) {
1602       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1603       // which elt is getting updated.
1604       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1605                                         UndefElts2, Depth+1);
1606       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1607       break;
1608     }
1609     
1610     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1611     // insertelement.
1612     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1613     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1614       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1615     
1616     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1617     // input demanded set is simpler than the output set.
1618     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1619                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1620                                       UndefElts, Depth+1);
1621     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1622
1623     // The inserted element is defined.
1624     UndefElts |= 1ULL << IdxNo;
1625     break;
1626   }
1627   case Instruction::BitCast: {
1628     // Vector->vector casts only.
1629     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1630     if (!VTy) break;
1631     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1632     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1633     unsigned Ratio;
1634
1635     if (VWidth == InVWidth) {
1636       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1637       // elements as are demanded of us.
1638       Ratio = 1;
1639       InputDemandedElts = DemandedElts;
1640     } else if (VWidth > InVWidth) {
1641       // Untested so far.
1642       break;
1643       
1644       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1645       // then an input element is live if any of the corresponding output
1646       // elements are live.
1647       Ratio = VWidth/InVWidth;
1648       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1649         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1650           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1651       }
1652     } else {
1653       // Untested so far.
1654       break;
1655       
1656       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1657       // then an input element is live if the corresponding output element is
1658       // live.
1659       Ratio = InVWidth/VWidth;
1660       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1661         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1662           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1663     }
1664     
1665     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1666     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1667                                       UndefElts2, Depth+1);
1668     if (TmpV) {
1669       I->setOperand(0, TmpV);
1670       MadeChange = true;
1671     }
1672     
1673     UndefElts = UndefElts2;
1674     if (VWidth > InVWidth) {
1675       assert(0 && "Unimp");
1676       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1677       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1678       // undef.
1679       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1680         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1681           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1682     } else if (VWidth < InVWidth) {
1683       assert(0 && "Unimp");
1684       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1685       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1686       // elements are undef.
1687       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1688       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1689         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1690           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1691     }
1692     break;
1693   }
1694   case Instruction::And:
1695   case Instruction::Or:
1696   case Instruction::Xor:
1697   case Instruction::Add:
1698   case Instruction::Sub:
1699   case Instruction::Mul:
1700     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1701     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1702                                       UndefElts, Depth+1);
1703     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1704     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1705                                       UndefElts2, Depth+1);
1706     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1707       
1708     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1709     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1710     UndefElts &= UndefElts2;
1711     break;
1712     
1713   case Instruction::Call: {
1714     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1715     if (!II) break;
1716     switch (II->getIntrinsicID()) {
1717     default: break;
1718       
1719     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1720     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1721     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1722     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1723     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1724     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1725     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1726     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1727     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1728     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1729       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1730                                         UndefElts, Depth+1);
1731       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1732       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1733                                         UndefElts2, Depth+1);
1734       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1735
1736       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1737       // scalarize it now.
1738       if (DemandedElts == 1) {
1739         switch (II->getIntrinsicID()) {
1740         default: break;
1741         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1742         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1743         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1744         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1745           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1746           Value *LHS = II->getOperand(1);
1747           Value *RHS = II->getOperand(2);
1748           // Extract the element as scalars.
1749           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1750           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1751           
1752           switch (II->getIntrinsicID()) {
1753           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1754           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1755           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1756             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSub(LHS, RHS,
1757                                                         II->getName()), *II);
1758             break;
1759           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1760           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1761             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(LHS, RHS,
1762                                                          II->getName()), *II);
1763             break;
1764           }
1765           
1766           Instruction *New =
1767             new InsertElementInst(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1768                                   II->getName());
1769           InsertNewInstBefore(New, *II);
1770           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1771           return New;
1772         }            
1773       }
1774         
1775       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1776       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1777       UndefElts &= UndefElts2;
1778       break;
1779     }
1780     break;
1781   }
1782   }
1783   return MadeChange ? I : 0;
1784 }
1785
1786 /// @returns true if the specified compare predicate is
1787 /// true when both operands are equal...
1788 /// @brief Determine if the icmp Predicate is true when both operands are equal
1789 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst::Predicate pred) {
1790   return pred == ICmpInst::ICMP_EQ  || pred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
1791          pred == ICmpInst::ICMP_SGE || pred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
1792          pred == ICmpInst::ICMP_SLE;
1793 }
1794
1795 /// @returns true if the specified compare instruction is
1796 /// true when both operands are equal...
1797 /// @brief Determine if the ICmpInst returns true when both operands are equal
1798 static bool isTrueWhenEqual(ICmpInst &ICI) {
1799   return isTrueWhenEqual(ICI.getPredicate());
1800 }
1801
1802 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1803 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1804 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1805 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1806 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1807 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1808 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1809 ///
1810 template<typename Functor>
1811 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1812   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1813   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1814
1815   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1816   if (F.shouldApply(LHS))
1817     return F.apply(Root);
1818
1819   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1820   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1821   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1822     // Should we apply this transform to the RHS?
1823     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1824
1825     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1826     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1827       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1828       ShouldApply = true;
1829     }
1830
1831     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1832     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1833     if (ShouldApply) {
1834       BasicBlock *BB = Root.getParent();
1835
1836       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1837       // and perform the reassociation.
1838       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1839
1840       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1841       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1842
1843       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1844       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1845       if (&Root == TmpLHSI) {
1846         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1847         return 0;
1848       }
1849       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1850       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1851       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
1852       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1853       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
1854       ARI = Root;
1855
1856       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1857       // get to LHSI.
1858       while (TmpLHSI != LHSI) {
1859         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1860         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1861         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1862         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
1863         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
1864         ARI = NextLHSI;
1865
1866         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1867         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1868         TmpLHSI = NextLHSI;
1869         ExtraOperand = NextOp;
1870       }
1871
1872       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1873       // the transformation...
1874       return F.apply(Root);
1875     }
1876
1877     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1878   }
1879   return 0;
1880 }
1881
1882
1883 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1884 struct AddRHS {
1885   Value *RHS;
1886   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1887   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1888   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1889     return BinaryOperator::createShl(Add.getOperand(0),
1890                                   ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1891   }
1892 };
1893
1894 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1895 //                 iff C1&C2 == 0
1896 struct AddMaskingAnd {
1897   Constant *C2;
1898   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1899   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1900     ConstantInt *C1;
1901     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1902            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1903   }
1904   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1905     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1906   }
1907 };
1908
1909 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1910                                              InstCombiner *IC) {
1911   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1912     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1913       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1914
1915     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::create(
1916           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1917   }
1918
1919   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1920   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1921   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1922
1923   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1924     if (ConstIsRHS)
1925       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1926     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1927   }
1928
1929   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1930   if (!ConstIsRHS)
1931     std::swap(Op0, Op1);
1932   Instruction *New;
1933   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1934     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1935   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1936     New = CmpInst::create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1937                           SO->getName()+".cmp");
1938   else {
1939     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1940     abort();
1941   }
1942   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1943 }
1944
1945 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1946 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1947 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1948 // not have a second operand.
1949 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1950                                      InstCombiner *IC) {
1951   // Don't modify shared select instructions
1952   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1953   Value *TV = SI->getOperand(1);
1954   Value *FV = SI->getOperand(2);
1955
1956   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1957     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1958     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1959
1960     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1961     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1962
1963     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1964                           SelectFalseVal);
1965   }
1966   return 0;
1967 }
1968
1969
1970 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1971 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1972 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1973 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1974   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1975   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1976   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1977
1978   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1979   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1980   // or if *it* is a PHI, bail out.
1981   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1982   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1983     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1984       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1985       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1986       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1987       
1988       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1989       // loop.
1990       if (NonConstBB == I.getParent())
1991         return 0;
1992     }
1993   
1994   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1995   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1996   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1997   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1998   if (NonConstBB) {
1999     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
2000     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
2001   }
2002
2003   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
2004   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), "");
2005   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
2006   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
2007   NewPN->takeName(PN);
2008
2009   // Next, add all of the operands to the PHI.
2010   if (I.getNumOperands() == 2) {
2011     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
2012     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2013       Value *InV = 0;
2014       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2015         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2016           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
2017         else
2018           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
2019       } else {
2020         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2021         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
2022           InV = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(),
2023                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2024                                        NonConstBB->getTerminator());
2025         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
2026           InV = CmpInst::create(CI->getOpcode(), 
2027                                 CI->getPredicate(),
2028                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
2029                                 NonConstBB->getTerminator());
2030         else
2031           assert(0 && "Unknown binop!");
2032         
2033         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2034       }
2035       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2036     }
2037   } else { 
2038     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
2039     const Type *RetTy = CI->getType();
2040     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
2041       Value *InV;
2042       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
2043         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
2044       } else {
2045         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
2046         InV = CastInst::create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
2047                                I.getType(), "phitmp", 
2048                                NonConstBB->getTerminator());
2049         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
2050       }
2051       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
2052     }
2053   }
2054   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
2055 }
2056
2057
2058 /// CannotBeNegativeZero - Return true if we can prove that the specified FP 
2059 /// value is never equal to -0.0.
2060 ///
2061 /// Note that this function will need to be revisited when we support nondefault
2062 /// rounding modes!
2063 ///
2064 static bool CannotBeNegativeZero(const Value *V) {
2065   if (const ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V))
2066     return !CFP->getValueAPF().isNegZero();
2067
2068   // (add x, 0.0) is guaranteed to return +0.0, not -0.0.
2069   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
2070     if (I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2071         isa<ConstantFP>(I->getOperand(1)) && 
2072         cast<ConstantFP>(I->getOperand(1))->isNullValue())
2073       return true;
2074     
2075     if (const IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I))
2076       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::sqrt)
2077         return CannotBeNegativeZero(II->getOperand(1));
2078     
2079     if (const CallInst *CI = dyn_cast<CallInst>(I))
2080       if (const Function *F = CI->getCalledFunction()) {
2081         if (F->isDeclaration()) {
2082           switch (F->getNameLen()) {
2083           case 3:  // abs(x) != -0.0
2084             if (!strcmp(F->getNameStart(), "abs")) return true;
2085             break;
2086           case 4:  // abs[lf](x) != -0.0
2087             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absf")) return true;
2088             if (!strcmp(F->getNameStart(), "absl")) return true;
2089             break;
2090           }
2091         }
2092       }
2093   }
2094   
2095   return false;
2096 }
2097
2098
2099 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
2100   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2101   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
2102
2103   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
2104     // X + undef -> undef
2105     if (isa<UndefValue>(RHS))
2106       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2107
2108     // X + 0 --> X
2109     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2110       if (RHSC->isNullValue())
2111         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2112     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2113       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2114                               (I.getType())->getValueAPF()))
2115         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2116     }
2117
2118     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2119       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2120       const APInt& Val = CI->getValue();
2121       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2122       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2123         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
2124       
2125       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2126       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2127       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2128         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2129         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2130                                  KnownZero, KnownOne))
2131           return &I;
2132       }
2133     }
2134
2135     if (isa<PHINode>(LHS))
2136       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2137         return NV;
2138     
2139     ConstantInt *XorRHS = 0;
2140     Value *XorLHS = 0;
2141     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2142         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2143       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2144       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2145       
2146       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2147       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2148       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2149       do {
2150         if (TySizeBits > Size) {
2151           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2152           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2153           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2154               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2155             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2156             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2157                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2158               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2159             break;
2160           }
2161         }
2162         Size >>= 1;
2163         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2164         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2165       } while (Size >= 1);
2166       
2167       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2168       // with funny bit widths then this whole cascade of if statements should
2169       // be removed. It is just here to get the size of the "middle" type back
2170       // up to something that the back ends can handle.
2171       const Type *MiddleType = 0;
2172       switch (Size) {
2173         default: break;
2174         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2175         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2176         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2177       }
2178       if (MiddleType) {
2179         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2180         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2181         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2182       }
2183     }
2184   }
2185
2186   // X + X --> X << 1
2187   if (I.getType()->isInteger() && I.getType() != Type::Int1Ty) {
2188     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2189
2190     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2191       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2192         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2193           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2194     }
2195     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2196       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2197         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2198           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2199     }
2200   }
2201
2202   // -A + B  -->  B - A
2203   // -A + -B  -->  -(A + B)
2204   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2205     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2206       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2207         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::createAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2208         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2209         return BinaryOperator::createNeg(NewAdd);
2210       }
2211     }
2212     
2213     return BinaryOperator::createSub(RHS, LHSV);
2214   }
2215
2216   // A + -B  -->  A - B
2217   if (!isa<Constant>(RHS))
2218     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2219       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
2220
2221
2222   ConstantInt *C2;
2223   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2224     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2225       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
2226
2227     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2228     ConstantInt *C1;
2229     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2230       return BinaryOperator::createMul(X, Add(C1, C2));
2231   }
2232
2233   // X + X*C --> X * (C+1)
2234   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2235     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
2236
2237   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2238   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2239     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2240   
2241
2242   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2243   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2244     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2245       return R;
2246
2247   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2248   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2249     Value *W, *X, *Y, *Z;
2250     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2251         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2252       if (W != Y) {
2253         if (W == Z) {
2254           std::swap(Y, Z);
2255         } else if (Y == X) {
2256           std::swap(W, X);
2257         } else if (X == Z) {
2258           std::swap(Y, Z);
2259           std::swap(W, X);
2260         }
2261       }
2262
2263       if (W == Y) {
2264         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, Z,
2265                                                             LHS->getName()), I);
2266         return BinaryOperator::createMul(W, NewAdd);
2267       }
2268     }
2269   }
2270
2271   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2272     Value *X = 0;
2273     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2274       return BinaryOperator::createSub(SubOne(CRHS), X);
2275
2276     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2277     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2278       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2279       if (Anded == CRHS) {
2280         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2281         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2282         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2283
2284         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2285         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2286
2287         // See if the and mask includes all of these bits.
2288         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2289
2290         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2291           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2292           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
2293                                                             LHS->getName()), I);
2294           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
2295         }
2296       }
2297     }
2298
2299     // Try to fold constant add into select arguments.
2300     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2301       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2302         return R;
2303   }
2304
2305   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2306   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2307   {
2308     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2309     Value *Other = RHS;
2310     if (!CI) {
2311       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2312       Other = LHS;
2313     }
2314     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2315         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2316          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2317         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2318       unsigned AS =
2319         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2320       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2321                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2322       I2 = InsertNewInstBefore(new GetElementPtrInst(I2, Other, "ctg2"), I);
2323       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2324     }
2325   }
2326   
2327   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2328   {
2329     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2330     Value *Other = RHS;
2331     if (!SI) {
2332       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2333       Other = LHS;
2334     }
2335     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2336       Value *TV = SI->getTrueValue();
2337       Value *FV = SI->getFalseValue();
2338       Value *A, *N;
2339
2340       // Can we fold the add into the argument of the select?
2341       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2342       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) &&
2343           A == Other)  // Fold the add into the true select value.
2344         return new SelectInst(SI->getCondition(), N, A);
2345       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Value(A))) && 
2346           A == Other)  // Fold the add into the false select value.
2347         return new SelectInst(SI->getCondition(), A, N);
2348     }
2349   }
2350   
2351   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2352   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2353     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2354       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2355
2356   return Changed ? &I : 0;
2357 }
2358
2359 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
2360 // highest order bit set.
2361 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
2362   uint32_t NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2363   return CI->getValue() == APInt::getSignBit(NumBits);
2364 }
2365
2366 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2367   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2368
2369   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
2370     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2371
2372   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2373   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2374     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
2375
2376   if (isa<UndefValue>(Op0))
2377     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2378   if (isa<UndefValue>(Op1))
2379     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2380
2381   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2382     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2383     if (C->isAllOnesValue())
2384       return BinaryOperator::createNot(Op1);
2385
2386     // C - ~X == X + (1+C)
2387     Value *X = 0;
2388     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2389       return BinaryOperator::createAdd(X, AddOne(C));
2390
2391     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2392     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2393     if (C->isZero()) {
2394       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2395         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2396           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2397             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2398             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2399                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2400               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2401               return BinaryOperator::create(Instruction::AShr, 
2402                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2403             }
2404           }
2405         }
2406         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2407           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2408             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2409             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2410                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2411               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2412               return BinaryOperator::createLShr(
2413                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2414             }
2415           }
2416         }
2417       }
2418     }
2419
2420     // Try to fold constant sub into select arguments.
2421     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2422       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2423         return R;
2424
2425     if (isa<PHINode>(Op0))
2426       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2427         return NV;
2428   }
2429
2430   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2431     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2432         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2433       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2434         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2435       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2436         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2437       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2438         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2439           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2440           return BinaryOperator::createSub(Subtract(CI1, CI2), 
2441                                            Op1I->getOperand(0));
2442       }
2443     }
2444
2445     if (Op1I->hasOneUse()) {
2446       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2447       // is not used by anyone else...
2448       //
2449       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2450           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2451         // Swap the two operands of the subexpr...
2452         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2453         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2454         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2455
2456         // Create the new top level add instruction...
2457         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
2458       }
2459
2460       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2461       //
2462       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2463           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2464         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2465
2466         Value *NewNot =
2467           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
2468         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
2469       }
2470
2471       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2472       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2473         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2474           if (CSI->isZero())
2475             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2476               return BinaryOperator::createSDiv(Op1I->getOperand(0),
2477                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2478
2479       // X - X*C --> X * (1-C)
2480       ConstantInt *C2 = 0;
2481       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2482         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2483         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
2484       }
2485
2486       // X - ((X / Y) * Y) --> X % Y
2487       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Mul)
2488         if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Op1I->getOperand(0)))
2489           if (Op0 == I->getOperand(0) &&
2490               Op1I->getOperand(1) == I->getOperand(1)) {
2491             if (I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2492               return BinaryOperator::createSRem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2493             if (I->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2494               return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1I->getOperand(1));
2495           }
2496     }
2497   }
2498
2499   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2500     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2501       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2502         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2503           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2504         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2505           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2506       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2507         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2508           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2509       }
2510     }
2511
2512   ConstantInt *C1;
2513   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2514     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2515       return BinaryOperator::createMul(Op1, SubOne(C1));
2516
2517     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2518     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2519       return BinaryOperator::createMul(X, Subtract(C1, C2));
2520   }
2521   return 0;
2522 }
2523
2524 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2525 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2526 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2527 /// signed.
2528 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2529                            bool &TrueIfSigned) {
2530   switch (pred) {
2531   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2532     TrueIfSigned = true;
2533     return RHS->isZero();
2534   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2535     TrueIfSigned = true;
2536     return RHS->isAllOnesValue();
2537   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2538     TrueIfSigned = false;
2539     return RHS->isAllOnesValue();
2540   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2541     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2542     TrueIfSigned = true;
2543     return RHS->getValue() ==
2544       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2545   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2546     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2547     TrueIfSigned = true;
2548     return RHS->getValue() == 
2549       APInt::getSignBit(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2550   default:
2551     return false;
2552   }
2553 }
2554
2555 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2556   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2557   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2558
2559   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2560     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2561
2562   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2563   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2564     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2565
2566       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2567       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2568         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2569           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2570             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
2571                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2572
2573       if (CI->isZero())
2574         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2575       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2576         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2577       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2578         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
2579
2580       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2581       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2582         return BinaryOperator::createShl(Op0,
2583                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2584       }
2585     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2586       if (Op1F->isNullValue())
2587         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2588
2589       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2590       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2591       // We need a better interface for long double here.
2592       if (Op1->getType() == Type::FloatTy || Op1->getType() == Type::DoubleTy)
2593         if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2594           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2595     }
2596     
2597     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2598       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2599           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
2600         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2601         Instruction *Add = BinaryOperator::createMul(Op0I->getOperand(0),
2602                                                      Op1, "tmp");
2603         InsertNewInstBefore(Add, I);
2604         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2605                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2606         return BinaryOperator::createAdd(Add, C1C2);
2607         
2608       }
2609
2610     // Try to fold constant mul into select arguments.
2611     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2612       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2613         return R;
2614
2615     if (isa<PHINode>(Op0))
2616       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2617         return NV;
2618   }
2619
2620   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2621     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2622       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
2623
2624   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2625   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2626   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2627   // formed.
2628   CastInst *BoolCast = 0;
2629   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(0)))
2630     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2631       BoolCast = CI;
2632   if (!BoolCast)
2633     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2634       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2635         BoolCast = CI;
2636   if (BoolCast) {
2637     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2638       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2639       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2640       bool TIS = false;
2641       
2642       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2643       // multiply into a shift/and combination.
2644       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2645           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2646           TIS) {
2647         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2648         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2649                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2650         Value *V =
2651           InsertNewInstBefore(
2652             BinaryOperator::create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2653                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2654                                             ".mask"), I);
2655
2656         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2657         // or truncate to the multiply type.
2658         if (I.getType() != V->getType()) {
2659           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2660           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2661           Instruction::CastOps opcode = 
2662             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2663              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2664           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2665         }
2666
2667         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2668         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
2669       }
2670     }
2671   }
2672
2673   return Changed ? &I : 0;
2674 }
2675
2676 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2677 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2678 /// used by the visitors to those instructions.
2679 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2680 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2681   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2682
2683   // undef / X -> 0        for integer.
2684   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2685   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2686     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2687       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2688     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2689   }
2690
2691   // X / undef -> undef
2692   if (isa<UndefValue>(Op1))
2693     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2694
2695   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2696   // This does not apply for fdiv.
2697   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2698     // [su]div X, (Cond ? 0 : Y) -> div X, Y.  If the div and the select are in
2699     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2700     // condition of the select with false (if the cond value is in the same BB).
2701     // If the select has uses other than the div, this allows them to be
2702     // simplified also. Note that div X, Y is just as good as div X, 0 (undef)
2703     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2704       if (ST->isNullValue()) {
2705         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2706         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2707           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2708         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2709           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2710         else
2711           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2712         return &I;
2713       }
2714
2715     // Likewise for: [su]div X, (Cond ? Y : 0) -> div X, Y
2716     if (ConstantInt *ST = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))
2717       if (ST->isNullValue()) {
2718         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2719         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2720           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2721         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2722           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2723         else
2724           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2725         return &I;
2726       }
2727   }
2728
2729   return 0;
2730 }
2731
2732 /// This function implements the transforms common to both integer division
2733 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2734 /// division instructions.
2735 /// @brief Common integer divide transforms
2736 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2737   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2738
2739   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2740     return Common;
2741
2742   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2743     // div X, 1 == X
2744     if (RHS->equalsInt(1))
2745       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2746
2747     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2748     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2749       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2750         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2751           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2752             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2753           else 
2754             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2755                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2756         }
2757
2758     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2759       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2760         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2761           return R;
2762       if (isa<PHINode>(Op0))
2763         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2764           return NV;
2765     }
2766   }
2767
2768   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2769   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2770     if (LHS->equalsInt(0))
2771       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2772
2773   return 0;
2774 }
2775
2776 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2777   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2778
2779   // Handle the integer div common cases
2780   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2781     return Common;
2782
2783   // X udiv C^2 -> X >> C
2784   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2785   // if so, convert to a right shift.
2786   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2787     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2788       return BinaryOperator::createLShr(Op0, 
2789                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2790   }
2791
2792   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2793   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2794     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2795         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2796       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2797       if (C1.isPowerOf2()) {
2798         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2799         const Type *NTy = N->getType();
2800         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2801           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2802           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2803         }
2804         return BinaryOperator::createLShr(Op0, N);
2805       }
2806     }
2807   }
2808   
2809   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2810   // where C1&C2 are powers of two.
2811   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2812     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2813       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2814         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2815         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2816           // Compute the shift amounts
2817           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2818           // Construct the "on true" case of the select
2819           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2820           Instruction *TSI = BinaryOperator::createLShr(
2821                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2822           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2823   
2824           // Construct the "on false" case of the select
2825           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2826           Instruction *FSI = BinaryOperator::createLShr(
2827                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2828           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2829
2830           // construct the select instruction and return it.
2831           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2832         }
2833       }
2834   return 0;
2835 }
2836
2837 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2838   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2839
2840   // Handle the integer div common cases
2841   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2842     return Common;
2843
2844   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2845     // sdiv X, -1 == -X
2846     if (RHS->isAllOnesValue())
2847       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
2848
2849     // -X/C -> X/-C
2850     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2851       return BinaryOperator::createSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2852   }
2853
2854   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2855   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2856   if (I.getType()->isInteger()) {
2857     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2858     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2859       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2860       return BinaryOperator::createUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2861     }
2862   }      
2863   
2864   return 0;
2865 }
2866
2867 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2868   return commonDivTransforms(I);
2869 }
2870
2871 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2872 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2873 /// is used by the visitors to those instructions.
2874 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2875 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2876   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2877
2878   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2879   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2880     if (LHS->isNullValue())
2881       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2882
2883   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2884     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2885       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2886     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2887   }
2888   if (isa<UndefValue>(Op1))
2889     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2890
2891   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2892   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2893     // rem X, (Cond ? 0 : Y) -> rem X, Y.  If the rem and the select are in
2894     // the same basic block, then we replace the select with Y, and the
2895     // condition of the select with false (if the cond value is in the same
2896     // BB).  If the select has uses other than the div, this allows them to be
2897     // simplified also.
2898     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2899       if (ST->isNullValue()) {
2900         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2901         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2902           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getFalse());
2903         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2904           I.setOperand(1, SI->getOperand(2));
2905         else
2906           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(2));
2907         return &I;
2908       }
2909     // Likewise for: rem X, (Cond ? Y : 0) -> rem X, Y
2910     if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2911       if (ST->isNullValue()) {
2912         Instruction *CondI = dyn_cast<Instruction>(SI->getOperand(0));
2913         if (CondI && CondI->getParent() == I.getParent())
2914           UpdateValueUsesWith(CondI, ConstantInt::getTrue());
2915         else if (I.getParent() != SI->getParent() || SI->hasOneUse())
2916           I.setOperand(1, SI->getOperand(1));
2917         else
2918           UpdateValueUsesWith(SI, SI->getOperand(1));
2919         return &I;
2920       }
2921   }
2922
2923   return 0;
2924 }
2925
2926 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2927 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2928 /// remainder instructions.
2929 /// @brief Common integer remainder transforms
2930 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2931   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2932
2933   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2934     return common;
2935
2936   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2937     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2938     if (RHS->equalsInt(0))
2939       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2940     
2941     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2942       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2943
2944     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2945       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2946         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2947           return R;
2948       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
2949         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2950           return NV;
2951       }
2952
2953       // See if we can fold away this rem instruction.
2954       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
2955       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2956       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2957                                KnownZero, KnownOne))
2958         return &I;
2959     }
2960   }
2961
2962   return 0;
2963 }
2964
2965 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
2966   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2967
2968   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
2969     return common;
2970   
2971   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2972     // X urem C^2 -> X and C
2973     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
2974     // if so, convert to a bitwise and.
2975     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
2976       if (C->getValue().isPowerOf2())
2977         return BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(C));
2978   }
2979
2980   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
2981     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
2982     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2983         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2984       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
2985         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
2986         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
2987                                                                    "tmp"), I);
2988         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
2989       }
2990     }
2991   }
2992
2993   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
2994   // where C1&C2 are powers of two.
2995   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
2996     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2997       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
2998         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
2999         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3000             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3001           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3002             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3003           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3004             BinaryOperator::createAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3005           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3006         }
3007       }
3008   }
3009   
3010   return 0;
3011 }
3012
3013 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3014   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3015
3016   // Handle the integer rem common cases
3017   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3018     return common;
3019   
3020   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3021     if (!isa<ConstantInt>(RHSNeg) || 
3022         cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive()) {
3023       // X % -Y -> X % Y
3024       AddUsesToWorkList(I);
3025       I.setOperand(1, RHSNeg);
3026       return &I;
3027     }
3028  
3029   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3030   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3031   if (I.getType()->isInteger()) {
3032     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3033     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3034       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3035       return BinaryOperator::createURem(Op0, Op1, I.getName());
3036     }
3037   }
3038
3039   return 0;
3040 }
3041
3042 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3043   return commonRemTransforms(I);
3044 }
3045
3046 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
3047 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3048   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3049   if (!isSigned)
3050     return C->getValue() == APInt::getAllOnesValue(TypeBits) - 1;
3051   return C->getValue() == APInt::getSignedMaxValue(TypeBits)-1;
3052 }
3053
3054 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
3055 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C, bool isSigned) {
3056   if (!isSigned)
3057     return C->getValue() == 1; // unsigned
3058     
3059   // Calculate 1111111111000000000000
3060   uint32_t TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3061   return C->getValue() == APInt::getSignedMinValue(TypeBits)+1;
3062 }
3063
3064 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3065 // constant.
3066 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3067   return CI->getValue().isPowerOf2();
3068 }
3069
3070 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3071 // This is the same as lowones(~X).
3072 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3073   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3074 }
3075
3076 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3077 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3078 ///
3079 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3080 ///
3081 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3082 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3083 ///
3084 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3085 ///   0  A > B
3086 ///   1  A == B
3087 ///   2  A < B
3088 ///
3089 /// <=>  Value  Definition
3090 /// 000     0   Always false
3091 /// 001     1   A >  B
3092 /// 010     2   A == B
3093 /// 011     3   A >= B
3094 /// 100     4   A <  B
3095 /// 101     5   A != B
3096 /// 110     6   A <= B
3097 /// 111     7   Always true
3098 ///  
3099 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3100   switch (ICI->getPredicate()) {
3101     // False -> 0
3102   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3103   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3104   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3105   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3106   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3107   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3108   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3109   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3110   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3111   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3112     // True -> 7
3113   default:
3114     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3115     return 0;
3116   }
3117 }
3118
3119 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3120 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3121 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3122 /// of predicate to use in new icmp instructions.
3123 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3124   switch (code) {
3125   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3126   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3127   case  1: 
3128     if (sign)
3129       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3130     else
3131       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3132   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3133   case  3: 
3134     if (sign)
3135       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3136     else
3137       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3138   case  4: 
3139     if (sign)
3140       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3141     else
3142       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3143   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3144   case  6: 
3145     if (sign)
3146       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3147     else
3148       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3149   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3150   }
3151 }
3152
3153 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3154   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3155     (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && 
3156      (p2 == ICmpInst::ICMP_EQ || p2 == ICmpInst::ICMP_NE)) ||
3157     (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && 
3158      (p1 == ICmpInst::ICMP_EQ || p1 == ICmpInst::ICMP_NE));
3159 }
3160
3161 namespace { 
3162 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3163 struct FoldICmpLogical {
3164   InstCombiner &IC;
3165   Value *LHS, *RHS;
3166   ICmpInst::Predicate pred;
3167   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3168     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3169       pred(ICI->getPredicate()) {}
3170   bool shouldApply(Value *V) const {
3171     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3172       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3173         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3174                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3175     return false;
3176   }
3177   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3178     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3179     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3180       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3181       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3182     }
3183
3184     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3185     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3186     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3187     unsigned Code;
3188     switch (Log.getOpcode()) {
3189     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3190     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3191     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3192     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3193     }
3194
3195     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3196                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3197       
3198     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3199     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3200       return I;
3201     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3202     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3203   }
3204 };
3205 } // end anonymous namespace
3206
3207 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3208 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3209 // guaranteed to be a binary operator.
3210 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3211                                     ConstantInt *OpRHS,
3212                                     ConstantInt *AndRHS,
3213                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3214   Value *X = Op->getOperand(0);
3215   Constant *Together = 0;
3216   if (!Op->isShift())
3217     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3218
3219   switch (Op->getOpcode()) {
3220   case Instruction::Xor:
3221     if (Op->hasOneUse()) {
3222       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3223       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3224       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3225       And->takeName(Op);
3226       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
3227     }
3228     break;
3229   case Instruction::Or:
3230     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3231       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3232
3233     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3234       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3235       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together);
3236       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3237       Or->takeName(Op);
3238       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
3239     }
3240     break;
3241   case Instruction::Add:
3242     if (Op->hasOneUse()) {
3243       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3244       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3245       // single bit constant.
3246       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3247
3248       // If there is only one bit set...
3249       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3250         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3251         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3252         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3253         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3254
3255         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3256         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3257           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3258           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3259           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3260           // no effect.
3261           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3262             TheAnd.setOperand(0, X);
3263             return &TheAnd;
3264           } else {
3265             // Pull the XOR out of the AND.
3266             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS);
3267             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3268             NewAnd->takeName(Op);
3269             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
3270           }
3271         }
3272       }
3273     }
3274     break;
3275
3276   case Instruction::Shl: {
3277     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3278     // the anded constant includes them, clear them now!
3279     //
3280     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3281     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3282     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3283     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3284
3285     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3286     // Masking out bits that the shift already masks
3287       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3288     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3289       TheAnd.setOperand(1, CI);
3290       return &TheAnd;
3291     }
3292     break;
3293   }
3294   case Instruction::LShr:
3295   {
3296     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3297     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3298     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3299     //
3300     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3301     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3302     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3303     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3304
3305     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3306     // Masking out bits that the shift already masks.
3307       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3308     } else if (CI != AndRHS) {
3309       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3310       return &TheAnd;
3311     }
3312     break;
3313   }
3314   case Instruction::AShr:
3315     // Signed shr.
3316     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3317     // with an and.
3318     if (Op->hasOneUse()) {
3319       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3320       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3321       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3322       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3323       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3324         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3325         // Make the argument unsigned.
3326         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3327         ShVal = InsertNewInstBefore(
3328             BinaryOperator::createLShr(ShVal, OpRHS, 
3329                                    Op->getName()), TheAnd);
3330         return BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3331       }
3332     }
3333     break;
3334   }
3335   return 0;
3336 }
3337
3338
3339 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3340 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3341 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3342 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3343 /// insert new instructions.
3344 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3345                                            bool isSigned, bool Inside, 
3346                                            Instruction &IB) {
3347   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3348             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3349          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3350     
3351   if (Inside) {
3352     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3353       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3354
3355     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3356     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3357       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3358         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3359       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3360     }
3361
3362     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3363     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3364     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3365     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3366     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3367     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3368   }
3369
3370   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3371     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3372
3373   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3374   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3375   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3376     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3377         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3378     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3379   }
3380
3381   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3382   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3383   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3384   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3385   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3386   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3387   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3388 }
3389
3390 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3391 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3392 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3393 // not, since all 1s are not contiguous.
3394 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3395   const APInt& V = Val->getValue();
3396   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3397   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3398
3399   // look for the first zero bit after the run of ones
3400   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3401   // look for the first non-zero bit
3402   ME = V.getActiveBits(); 
3403   return true;
3404 }
3405
3406 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3407 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3408 /// the following xforms:
3409 /// 
3410 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3411 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3412 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3413 ///
3414 /// return (A +/- B).
3415 ///
3416 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3417                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3418                                         Instruction &I) {
3419   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3420   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3421       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3422
3423   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3424
3425   switch (LHSI->getOpcode()) {
3426   default: return 0;
3427   case Instruction::And:
3428     if (And(N, Mask) == Mask) {
3429       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3430       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3431            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3432           Mask->getValue().getBitWidth())
3433         break;
3434
3435       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3436       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3437       // is all N is, ignore it.
3438       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3439       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3440         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3441         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3442         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3443           break;
3444       }
3445     }
3446     return 0;
3447   case Instruction::Or:
3448   case Instruction::Xor:
3449     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3450     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3451          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3452         && And(N, Mask)->isZero())
3453       break;
3454     return 0;
3455   }
3456   
3457   Instruction *New;
3458   if (isSub)
3459     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3460   else
3461     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3462   return InsertNewInstBefore(New, I);
3463 }
3464
3465 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3466   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3467   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3468
3469   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3470     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3471
3472   // and X, X = X
3473   if (Op0 == Op1)
3474     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3475
3476   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3477   // purpose is to compute bits we don't care about.
3478   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3479     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3480     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3481     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3482                              KnownZero, KnownOne))
3483       return &I;
3484   } else {
3485     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3486       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3487         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3488     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3489       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3490     }
3491   }
3492   
3493   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3494     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3495     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3496
3497     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3498     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3499       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3500       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3501       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3502       switch (Op0I->getOpcode()) {
3503       case Instruction::Xor:
3504       case Instruction::Or:
3505         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3506         if (Op0I->hasOneUse()) {
3507           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3508             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3509             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
3510                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3511             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3512             return BinaryOperator::create(
3513                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3514           }
3515           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3516               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3517             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3518             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
3519                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3520             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3521             return BinaryOperator::create(
3522                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3523           }
3524         }
3525
3526         break;
3527       case Instruction::Add:
3528         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3529         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3530         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3531         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3532           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3533         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3534           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3535         break;
3536
3537       case Instruction::Sub:
3538         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3539         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3540         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3541         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3542           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
3543         break;
3544       }
3545
3546       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3547         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3548           return Res;
3549     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3550       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3551       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3552       // frequently occurs for bitfield accesses.
3553       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3554         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3555             CastOp->getNumOperands() == 2)
3556           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3557             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3558               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3559               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3560               // This will fold the two constants together, which may allow 
3561               // other simplifications.
3562               Instruction *NewCast = CastInst::createTruncOrBitCast(
3563                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3564                 CastOp->getName()+".shrunk");
3565               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3566               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3567               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3568               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3569               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
3570             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3571               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3572               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3573               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3574               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3575                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3576             }
3577           }
3578       }
3579     }
3580
3581     // Try to fold constant and into select arguments.
3582     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3583       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3584         return R;
3585     if (isa<PHINode>(Op0))
3586       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3587         return NV;
3588   }
3589
3590   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3591   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3592
3593   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3594     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3595
3596   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3597   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3598     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3599                                                I.getName()+".demorgan");
3600     InsertNewInstBefore(Or, I);
3601     return BinaryOperator::createNot(Or);
3602   }
3603   
3604   {
3605     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3606     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3607       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3608         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3609     
3610       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3611       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3612         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3613           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3614       }
3615     }
3616     
3617     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3618       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3619         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3620
3621       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3622       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3623         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3624           return BinaryOperator::createXor(A, B);
3625       }
3626     }
3627     
3628     if (Op0->hasOneUse() &&
3629         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3630       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3631         I.swapOperands();     // Simplify below
3632         std::swap(Op0, Op1);
3633       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3634         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3635         I.swapOperands();     // Simplify below
3636         std::swap(Op0, Op1);
3637       }
3638     }
3639     if (Op1->hasOneUse() &&
3640         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3641       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3642         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3643         std::swap(A, B);
3644       }
3645       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3646         Instruction *NotB = BinaryOperator::createNot(B, "tmp");
3647         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3648         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
3649       }
3650     }
3651   }
3652   
3653   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3654     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3655     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3656       return R;
3657
3658     Value *LHSVal, *RHSVal;
3659     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3660     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3661     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
3662       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
3663         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) & (X icmp C2)
3664             // ICMP_[GL]E X, CST is folded to ICMP_[GL]T elsewhere.
3665             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3666             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
3667             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3668             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
3669             
3670             // Don't try to fold ICMP_SLT + ICMP_ULT.
3671             (ICmpInst::isEquality(LHSCC) || ICmpInst::isEquality(RHSCC) ||
3672              ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) == 
3673                  ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC))) {
3674           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3675           ICmpInst::Predicate GT;
3676           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3677               (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3678                ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3679             GT = ICmpInst::ICMP_SGT;
3680           else
3681             GT = ICmpInst::ICMP_UGT;
3682           
3683           Constant *Cmp = ConstantExpr::getICmp(GT, LHSCst, RHSCst);
3684           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
3685           if (cast<ConstantInt>(Cmp)->getZExtValue()) {
3686             std::swap(LHS, RHS);
3687             std::swap(LHSCst, RHSCst);
3688             std::swap(LHSCC, RHSCC);
3689           }
3690
3691           // At this point, we know we have have two icmp instructions
3692           // comparing a value against two constants and and'ing the result
3693           // together.  Because of the above check, we know that we only have
3694           // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3695           // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3696           // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3697           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3698
3699           switch (LHSCC) {
3700           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3701           case ICmpInst::ICMP_EQ:
3702             switch (RHSCC) {
3703             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3704             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3705             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3706             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3707               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3708             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3709             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3710             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3711               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3712             }
3713           case ICmpInst::ICMP_NE:
3714             switch (RHSCC) {
3715             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3716             case ICmpInst::ICMP_ULT:
3717               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3718                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSVal, LHSCst);
3719               break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3720             case ICmpInst::ICMP_SLT:
3721               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3722                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSVal, LHSCst);
3723               break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3724             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3725             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3726             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3727               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3728             case ICmpInst::ICMP_NE:
3729               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3730                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3731                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
3732                                                       LHSVal->getName()+".off");
3733                 InsertNewInstBefore(Add, I);
3734                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3735                                     ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3736               }
3737               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3738             }
3739             break;
3740           case ICmpInst::ICMP_ULT:
3741             switch (RHSCC) {
3742             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3743             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3744             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3745               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3746             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3747               break;
3748             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3749             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3750               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3751             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3752               break;
3753             }
3754             break;
3755           case ICmpInst::ICMP_SLT:
3756             switch (RHSCC) {
3757             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3758             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3759             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3760               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3761             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3762               break;
3763             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3764             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3765               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3766             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3767               break;
3768             }
3769             break;
3770           case ICmpInst::ICMP_UGT:
3771             switch (RHSCC) {
3772             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3773             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X > 13
3774               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3775             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3776               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3777             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3778               break;
3779             case ICmpInst::ICMP_NE:
3780               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3781                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3782               break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3783             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) ->(X-14) <u 1
3784               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, 
3785                                      true, I);
3786             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3787               break;
3788             }
3789             break;
3790           case ICmpInst::ICMP_SGT:
3791             switch (RHSCC) {
3792             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3793             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3794             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3795               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3796             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3797               break;
3798             case ICmpInst::ICMP_NE:
3799               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3800                 return new ICmpInst(LHSCC, LHSVal, RHSCst);
3801               break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3802             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) ->(X-14) s< 1
3803               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, 
3804                                      true, I);
3805             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3806               break;
3807             }
3808             break;
3809           }
3810         }
3811   }
3812
3813   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3814   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3815     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3816       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3817         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3818         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3819             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3820             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3821                               I.getType(), TD) &&
3822             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3823                               I.getType(), TD)) {
3824           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createAnd(Op0C->getOperand(0),
3825                                                          Op1C->getOperand(0),
3826                                                          I.getName());
3827           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3828           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3829         }
3830       }
3831     
3832   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3833   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3834     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3835       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
3836           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
3837           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
3838         Instruction *NewOp =
3839           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(SI0->getOperand(0),
3840                                                         SI1->getOperand(0),
3841                                                         SI0->getName()), I);
3842         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
3843                                       SI1->getOperand(1));
3844       }
3845   }
3846
3847   // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
3848   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
3849     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
3850       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
3851           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD)
3852         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
3853           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
3854             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
3855             // false.
3856             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
3857               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3858             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
3859                                 RHS->getOperand(0));
3860           }
3861     }
3862   }
3863       
3864   return Changed ? &I : 0;
3865 }
3866
3867 /// CollectBSwapParts - Look to see if the specified value defines a single byte
3868 /// in the result.  If it does, and if the specified byte hasn't been filled in
3869 /// yet, fill it in and return false.
3870 static bool CollectBSwapParts(Value *V, SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
3871   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
3872   if (I == 0) return true;
3873
3874   // If this is an or instruction, it is an inner node of the bswap.
3875   if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
3876     return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), ByteValues) ||
3877            CollectBSwapParts(I->getOperand(1), ByteValues);
3878   
3879   uint32_t BitWidth = I->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3880   // If this is a shift by a constant int, and it is "24", then its operand
3881   // defines a byte.  We only handle unsigned types here.
3882   if (I->isShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
3883     // Not shifting the entire input by N-1 bytes?
3884     if (cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(BitWidth) !=
3885         8*(ByteValues.size()-1))
3886       return true;
3887     
3888     unsigned DestNo;
3889     if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
3890       // X << 24 defines the top byte with the lowest of the input bytes.
3891       DestNo = ByteValues.size()-1;
3892     } else {
3893       // X >>u 24 defines the low byte with the highest of the input bytes.
3894       DestNo = 0;
3895     }
3896     
3897     // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3898     // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3899     if (ByteValues[DestNo] && ByteValues[DestNo] != I->getOperand(0))
3900       return true;
3901     ByteValues[DestNo] = I->getOperand(0);
3902     return false;
3903   }
3904   
3905   // Otherwise, we can only handle and(shift X, imm), imm).  Bail out of if we
3906   // don't have this.
3907   Value *Shift = 0, *ShiftLHS = 0;
3908   ConstantInt *AndAmt = 0, *ShiftAmt = 0;
3909   if (!match(I, m_And(m_Value(Shift), m_ConstantInt(AndAmt))) ||
3910       !match(Shift, m_Shift(m_Value(ShiftLHS), m_ConstantInt(ShiftAmt))))
3911     return true;
3912   Instruction *SI = cast<Instruction>(Shift);
3913
3914   // Make sure that the shift amount is by a multiple of 8 and isn't too big.
3915   if (ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) & 7 ||
3916       ShiftAmt->getLimitedValue(BitWidth) > 8*ByteValues.size())
3917     return true;
3918   
3919   // Turn 0xFF -> 0, 0xFF00 -> 1, 0xFF0000 -> 2, etc.
3920   unsigned DestByte;
3921   if (AndAmt->getValue().getActiveBits() > 64)
3922     return true;
3923   uint64_t AndAmtVal = AndAmt->getZExtValue();
3924   for (DestByte = 0; DestByte != ByteValues.size(); ++DestByte)
3925     if (AndAmtVal == uint64_t(0xFF) << 8*DestByte)
3926       break;
3927   // Unknown mask for bswap.
3928   if (DestByte == ByteValues.size()) return true;
3929   
3930   unsigned ShiftBytes = ShiftAmt->getZExtValue()/8;
3931   unsigned SrcByte;
3932   if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
3933     SrcByte = DestByte - ShiftBytes;
3934   else
3935     SrcByte = DestByte + ShiftBytes;
3936   
3937   // If the SrcByte isn't a bswapped value from the DestByte, reject it.
3938   if (SrcByte != ByteValues.size()-DestByte-1)
3939     return true;
3940   
3941   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
3942   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
3943   if (ByteValues[DestByte] && ByteValues[DestByte] != SI->getOperand(0))
3944     return true;
3945   ByteValues[DestByte] = SI->getOperand(0);
3946   return false;
3947 }
3948
3949 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
3950 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
3951 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
3952   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
3953   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16) 
3954     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
3955   
3956   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
3957   /// defines each byte.
3958   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
3959   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
3960     
3961   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
3962   if (CollectBSwapParts(I.getOperand(0), ByteValues) ||
3963       CollectBSwapParts(I.getOperand(1), ByteValues))
3964     return 0;
3965   
3966   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
3967   Value *V = ByteValues[0];
3968   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
3969   
3970   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
3971   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
3972     if (ByteValues[i] != V)
3973       return 0;
3974   const Type *Tys[] = { ITy };
3975   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
3976   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
3977   return new CallInst(F, V);
3978 }
3979
3980
3981 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
3982   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3983   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3984
3985   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
3986     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
3987
3988   // or X, X = X
3989   if (Op0 == Op1)
3990     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3991
3992   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3993   // purpose is to compute bits we don't care about.
3994   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3995     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3996     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3997     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3998                              KnownZero, KnownOne))
3999       return &I;
4000   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4001     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4002   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4003     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4004       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4005   }
4006     
4007
4008   
4009   // or X, -1 == -1
4010   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4011     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4012     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4013     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4014       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
4015       InsertNewInstBefore(Or, I);
4016       Or->takeName(Op0);
4017       return BinaryOperator::createAnd(Or, 
4018                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4019     }
4020
4021     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4022     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4023       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS);
4024       InsertNewInstBefore(Or, I);
4025       Or->takeName(Op0);
4026       return BinaryOperator::createXor(Or,
4027                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4028     }
4029
4030     // Try to fold constant and into select arguments.
4031     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4032       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4033         return R;
4034     if (isa<PHINode>(Op0))
4035       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4036         return NV;
4037   }
4038
4039   Value *A = 0, *B = 0;
4040   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4041
4042   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4043     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4044       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4045   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4046     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4047       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4048
4049   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4050   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4051   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4052       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4053       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4054        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4055     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4056       return BSwap;
4057   }
4058   
4059   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4060   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4061       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4062     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1);
4063     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4064     NOr->takeName(Op0);
4065     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4066   }
4067
4068   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4069   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4070       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4071     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0);
4072     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4073     NOr->takeName(Op0);
4074     return BinaryOperator::createXor(NOr, C1);
4075   }
4076
4077   // (A & C)|(B & D)
4078   Value *C = 0, *D = 0;
4079   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4080       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4081     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4082     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4083     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4084     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4085       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4086       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4087       // replace with V+N.
4088       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4089         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4090             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4091           // Add commutes, try both ways.
4092           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4093             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4094           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4095             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4096         }
4097         // Or commutes, try both ways.
4098         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4099             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4100           // Add commutes, try both ways.
4101           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4102             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4103           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4104             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4105         }
4106       }
4107       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4108     }
4109     
4110     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4111     // terms for V1 & (V2|V3).
4112     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4113       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4114         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4115       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4116         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4117       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4118         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4119       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4120         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4121       
4122       if (V1) {
4123         Value *Or =
4124           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(V2, V3, "tmp"), I);
4125         return BinaryOperator::createAnd(V1, Or);
4126       }
4127     }
4128   }
4129   
4130   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4131   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4132     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4133       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4134           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4135           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4136         Instruction *NewOp =
4137         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createOr(SI0->getOperand(0),
4138                                                      SI1->getOperand(0),
4139                                                      SI0->getName()), I);
4140         return BinaryOperator::create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4141                                       SI1->getOperand(1));
4142       }
4143   }
4144
4145   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4146     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4147       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4148   } else {
4149     A = 0;
4150   }
4151   // Note, A is still live here!
4152   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4153     if (Op0 == B)
4154       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4155
4156     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4157     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4158       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
4159                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4160       return BinaryOperator::createNot(And);
4161     }
4162   }
4163
4164   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4165   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4166     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4167       return R;
4168
4169     Value *LHSVal, *RHSVal;
4170     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4171     ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4172     if (match(Op0, m_ICmp(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
4173       if (match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
4174         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X icmp C1) | (X icmp C2)
4175             // icmp [us][gl]e x, cst is folded to icmp [us][gl]t elsewhere.
4176             LHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4177             RHSCC != ICmpInst::ICMP_UGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_ULE &&
4178             LHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && LHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4179             RHSCC != ICmpInst::ICMP_SGE && RHSCC != ICmpInst::ICMP_SLE &&
4180             // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4181             PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC)) {
4182           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4183           ICmpInst *LHS = cast<ICmpInst>(Op0);
4184           bool NeedsSwap;
4185           if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC))
4186             NeedsSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4187           else
4188             NeedsSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4189             
4190           if (NeedsSwap) {
4191             std::swap(LHS, RHS);
4192             std::swap(LHSCst, RHSCst);
4193             std::swap(LHSCC, RHSCC);
4194           }
4195
4196           // At this point, we know we have have two icmp instructions
4197           // comparing a value against two constants and or'ing the result
4198           // together.  Because of the above check, we know that we only have
4199           // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4200           // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4201           // equal.
4202           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4203
4204           switch (LHSCC) {
4205           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4206           case ICmpInst::ICMP_EQ:
4207             switch (RHSCC) {
4208             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4209             case ICmpInst::ICMP_EQ:
4210               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4211                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4212                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
4213                                                       LHSVal->getName()+".off");
4214                 InsertNewInstBefore(Add, I);
4215                 AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4216                 return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4217               }
4218               break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4219             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4220             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4221               break;
4222             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4223             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4224             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4225               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4226             }
4227             break;
4228           case ICmpInst::ICMP_NE:
4229             switch (RHSCC) {
4230             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4231             case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4232             case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4233             case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4234               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4235             case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4236             case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4237             case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4238               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4239             }
4240             break;
4241           case ICmpInst::ICMP_ULT:
4242             switch (RHSCC) {
4243             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4244             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4245               break;
4246             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) ->(X-13) u> 2
4247               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4248               // this can cause overflow.
4249               if (RHSCst->isMaxValue(false))
4250                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4251               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, 
4252                                      false, I);
4253             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4254               break;
4255             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4256             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4257               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4258             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4259               break;
4260             }
4261             break;
4262           case ICmpInst::ICMP_SLT:
4263             switch (RHSCC) {
4264             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4265             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4266               break;
4267             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) ->(X-13) s> 2
4268               // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4269               // this can cause overflow.
4270               if (RHSCst->isMaxValue(true))
4271                 return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4272               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, 
4273                                      false, I);
4274             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4275               break;
4276             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4277             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4278               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4279             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4280               break;
4281             }
4282             break;
4283           case ICmpInst::ICMP_UGT:
4284             switch (RHSCC) {
4285             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4286             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4287             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4288               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4289             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4290               break;
4291             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4292             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4293               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4294             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4295               break;
4296             }
4297             break;
4298           case ICmpInst::ICMP_SGT:
4299             switch (RHSCC) {
4300             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4301             case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4302             case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4303               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4304             case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4305               break;
4306             case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4307             case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4308               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4309             case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4310               break;
4311             }
4312             break;
4313           }
4314         }
4315   }
4316     
4317   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4318   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4319     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4320       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4321         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4322         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4323             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4324             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4325                               I.getType(), TD) &&
4326             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4327                               I.getType(), TD)) {
4328           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createOr(Op0C->getOperand(0),
4329                                                         Op1C->getOperand(0),
4330                                                         I.getName());
4331           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4332           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4333         }
4334       }
4335   }
4336   
4337     
4338   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4339   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4340     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4341       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4342           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4343           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType())
4344         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4345           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4346             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4347             // true.
4348             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4349               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4350             
4351             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4352             // rest.
4353             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4354                                 RHS->getOperand(0));
4355           }
4356     }
4357   }
4358
4359   return Changed ? &I : 0;
4360 }
4361
4362 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4363 struct XorSelf {
4364   Value *RHS;
4365   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4366   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4367   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4368     return &Xor;
4369   }
4370 };
4371
4372
4373 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4374   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4375   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4376
4377   if (isa<UndefValue>(Op1))
4378     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4379
4380   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4381   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4382     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4383     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4384   }
4385   
4386   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4387   // purpose is to compute bits we don't care about.
4388   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4389     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4390     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4391     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4392                              KnownZero, KnownOne))
4393       return &I;
4394   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4395     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4396   }
4397
4398   // Is this a ~ operation?
4399   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4400     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4401     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4402     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4403       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4404           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4405         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4406         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4407           Instruction *NotY =
4408             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
4409                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4410           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4411           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4412             return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
4413           else
4414             return BinaryOperator::createAnd(Op0NotVal, NotY);
4415         }
4416       }
4417     }
4418   }
4419   
4420   
4421   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4422     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4423     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4424       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4425         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4426                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4427
4428       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4429         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4430                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4431     }
4432
4433     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4434       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4435       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4436         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4437           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4438           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4439                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4440           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4441         }
4442           
4443       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4444         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4445           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4446           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4447             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4448             return BinaryOperator::createSub(
4449                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4450                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4451                                           Op0I->getOperand(0));
4452           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4453             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4454             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4455             return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4456
4457           }
4458         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4459           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4460           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4461             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4462             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4463             // NewRHS.
4464             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4465             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4466                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4467             AddToWorkList(Op0I);
4468             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4469             I.setOperand(1, NewRHS);
4470             return &I;
4471           }
4472         }
4473       }
4474     }
4475
4476     // Try to fold constant and into select arguments.
4477     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4478       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4479         return R;
4480     if (isa<PHINode>(Op0))
4481       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4482         return NV;
4483   }
4484
4485   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4486     if (X == Op1)
4487       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4488
4489   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4490     if (X == Op0)
4491       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4492
4493   
4494   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4495   if (Op1I) {
4496     Value *A, *B;
4497     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4498       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4499         Op1I->swapOperands();
4500         I.swapOperands();
4501         std::swap(Op0, Op1);
4502       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4503         I.swapOperands();     // Simplified below.
4504         std::swap(Op0, Op1);
4505       }
4506     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4507       if (Op0 == A)                                          // A^(A^B) == B
4508         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4509       else if (Op0 == B)                                     // A^(B^A) == B
4510         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4511     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4512       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4513         Op1I->swapOperands();
4514         std::swap(A, B);
4515       }
4516       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4517         I.swapOperands();     // Simplified below.
4518         std::swap(Op0, Op1);
4519       }
4520     }
4521   }
4522   
4523   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4524   if (Op0I) {
4525     Value *A, *B;
4526     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4527       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4528         std::swap(A, B);
4529       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4530         Instruction *NotB =
4531           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1, "tmp"), I);
4532         return BinaryOperator::createAnd(A, NotB);
4533       }
4534     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4535       if (Op1 == A)                                          // (A^B)^A == B
4536         return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4537       else if (Op1 == B)                                     // (B^A)^A == B
4538         return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4539     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4540       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4541         std::swap(A, B);
4542       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4543           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4544         Instruction *N =
4545           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(A, "tmp"), I);
4546         return BinaryOperator::createAnd(N, Op1);
4547       }
4548     }
4549   }
4550   
4551   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4552   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4553       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4554       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4555       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4556     Instruction *NewOp =
4557       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Op0I->getOperand(0),
4558                                                     Op1I->getOperand(0),
4559                                                     Op0I->getName()), I);
4560     return BinaryOperator::create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4561                                   Op1I->getOperand(1));
4562   }
4563     
4564   if (Op0I && Op1I) {
4565     Value *A, *B, *C, *D;
4566     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4567     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4568         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4569       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4570         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4571     }
4572     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4573     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4574         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4575       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4576         return BinaryOperator::createXor(A, B);
4577     }
4578     
4579     // (A & B)^(C & D)
4580     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4581         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4582         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4583       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4584       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4585       if (A == C)
4586         X = A, Y = B, Z = D;
4587       else if (A == D)
4588         X = A, Y = B, Z = C;
4589       else if (B == C)
4590         X = B, Y = A, Z = D;
4591       else if (B == D)
4592         X = B, Y = A, Z = C;
4593       
4594       if (X) {
4595         Instruction *NewOp =
4596         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4597         return BinaryOperator::createAnd(NewOp, X);
4598       }
4599     }
4600   }
4601     
4602   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4603   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4604     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4605       return R;
4606
4607   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4608   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4609     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4610       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4611         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4612         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4613             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4614             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4615                               I.getType(), TD) &&
4616             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4617                               I.getType(), TD)) {
4618           Instruction *NewOp = BinaryOperator::createXor(Op0C->getOperand(0),
4619                                                          Op1C->getOperand(0),
4620                                                          I.getName());
4621           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4622           return CastInst::create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4623         }
4624       }
4625   }
4626   return Changed ? &I : 0;
4627 }
4628
4629 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
4630 /// overflowed for this type.
4631 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
4632                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
4633   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
4634
4635   if (IsSigned)
4636     if (In2->getValue().isNegative())
4637       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
4638     else
4639       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
4640   else
4641     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
4642 }
4643
4644 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
4645 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
4646 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
4647 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
4648   TargetData &TD = IC.getTargetData();
4649   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4650   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
4651   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
4652
4653   // Build a mask for high order bits.
4654   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSize()*8;
4655   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
4656
4657   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
4658     Value *Op = GEP->getOperand(i);
4659     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
4660     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
4661       if (OpC->isZero()) continue;
4662       
4663       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
4664       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
4665         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
4666         
4667         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
4668           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
4669         else
4670           Result = IC.InsertNewInstBefore(
4671                    BinaryOperator::createAdd(Result,
4672                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
4673                                              GEP->getName()+".offs"), I);
4674         continue;
4675       }
4676       
4677       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4678       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
4679       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
4680       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
4681         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
4682       else {
4683         // Emit an add instruction.
4684         Result = IC.InsertNewInstBefore(
4685            BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
4686                                      GEP->getName()+".offs"), I);
4687       }
4688       continue;
4689     }
4690     // Convert to correct type.
4691     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
4692       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4693         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
4694       else
4695         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
4696                                                  Op->getName()+".c"), I);
4697     }
4698     if (Size != 1) {
4699       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
4700       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
4701         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
4702       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
4703         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
4704                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
4705     }
4706
4707     // Emit an add instruction.
4708     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
4709       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
4710                                     cast<Constant>(Result));
4711     else
4712       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
4713                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
4714   }
4715   return Result;
4716 }
4717
4718 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
4719 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
4720 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
4721                                        ICmpInst::Predicate Cond,
4722                                        Instruction &I) {
4723   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
4724
4725   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
4726     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
4727       RHS = CI->getOperand(0);
4728
4729   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
4730   if (PtrBase == RHS) {
4731     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
4732     // This transformation is valid because we know pointers can't overflow.
4733     Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4734     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
4735                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
4736   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
4737     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
4738     // compare the base pointer.
4739     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
4740       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
4741       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
4742                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
4743       if (IndicesTheSame)
4744         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4745           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4746             IndicesTheSame = false;
4747             break;
4748           }
4749
4750       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
4751       if (IndicesTheSame)
4752         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
4753                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
4754
4755       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
4756       // different, bail out.
4757       return 0;
4758     }
4759
4760     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
4761     bool AllZeros = true;
4762     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4763       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
4764           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4765         AllZeros = false;
4766         break;
4767       }
4768     if (AllZeros)
4769       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
4770                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
4771
4772     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
4773     AllZeros = true;
4774     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4775       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
4776           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
4777         AllZeros = false;
4778         break;
4779       }
4780     if (AllZeros)
4781       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
4782
4783     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
4784       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
4785       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
4786       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
4787       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
4788         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
4789           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
4790                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4791             // Irreconcilable differences.
4792             NumDifferences = 2;
4793             break;
4794           } else {
4795             if (NumDifferences++) break;
4796             DiffOperand = i;
4797           }
4798         }
4799
4800       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
4801         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
4802                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
4803                                                     isTrueWhenEqual(Cond)));
4804
4805       else if (NumDifferences == 1) {
4806         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
4807         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
4808         // Make sure we do a signed comparison here.
4809         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
4810       }
4811     }
4812
4813     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
4814     // the result to fold to a constant!
4815     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
4816         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
4817       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
4818       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
4819       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
4820       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
4821     }
4822   }
4823   return 0;
4824 }
4825
4826 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
4827   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4828   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4829
4830   // Fold trivial predicates.
4831   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4832     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
4833   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4834     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4835   
4836   // Simplify 'fcmp pred X, X'
4837   if (Op0 == Op1) {
4838     switch (I.getPredicate()) {
4839     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
4840     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
4841     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
4842     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
4843       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
4844     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
4845     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
4846     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
4847       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
4848       
4849     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
4850     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
4851     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
4852     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
4853       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
4854       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
4855       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4856       return &I;
4857       
4858     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
4859     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
4860     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
4861     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
4862       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
4863       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
4864       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
4865       return &I;
4866     }
4867   }
4868     
4869   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
4870     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4871
4872   // Handle fcmp with constant RHS
4873   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
4874     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
4875       switch (LHSI->getOpcode()) {
4876       case Instruction::PHI:
4877         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4878           return NV;
4879         break;
4880       case Instruction::Select:
4881         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
4882         // comparison into the select arms, which will cause one to be
4883         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
4884         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
4885         if (LHSI->hasOneUse()) {
4886           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
4887             // Fold the known value into the constant operand.
4888             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4889             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4890             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4891                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
4892                                                       I.getName()), I);
4893           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
4894             // Fold the known value into the constant operand.
4895             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
4896             // Insert a new FCmp of the other select operand.
4897             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
4898                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
4899                                                       I.getName()), I);
4900           }
4901         }
4902
4903         if (Op1)
4904           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
4905         break;
4906       }
4907   }
4908
4909   return Changed ? &I : 0;
4910 }
4911
4912 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
4913   bool Changed = SimplifyCompare(I);
4914   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4915   const Type *Ty = Op0->getType();
4916
4917   // icmp X, X
4918   if (Op0 == Op1)
4919     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4920                                                    isTrueWhenEqual(I)));
4921
4922   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
4923     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
4924   
4925   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
4926   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
4927   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
4928        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
4929       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
4930        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
4931     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
4932                                                    !isTrueWhenEqual(I)));
4933
4934   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
4935   if (Ty == Type::Int1Ty) {
4936     switch (I.getPredicate()) {
4937     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
4938     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq bool %A, %B -> ~(A^B)
4939       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
4940       InsertNewInstBefore(Xor, I);
4941       return BinaryOperator::createNot(Xor);
4942     }
4943     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq bool %A, %B -> A^B
4944       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
4945
4946     case ICmpInst::ICMP_UGT:
4947     case ICmpInst::ICMP_SGT:
4948       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp gt -> icmp lt
4949       // FALL THROUGH
4950     case ICmpInst::ICMP_ULT:
4951     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp lt bool A, B -> ~X & Y
4952       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4953       InsertNewInstBefore(Not, I);
4954       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
4955     }
4956     case ICmpInst::ICMP_UGE:
4957     case ICmpInst::ICMP_SGE:
4958       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ge -> icmp le
4959       // FALL THROUGH
4960     case ICmpInst::ICMP_ULE:
4961     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp le bool %A, %B -> ~A | B
4962       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
4963       InsertNewInstBefore(Not, I);
4964       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
4965     }
4966     }
4967   }
4968
4969   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
4970   // can be folded into the comparison.
4971   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4972       Value *A, *B;
4973     
4974     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
4975     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
4976         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4977       // (icmp cond A B) if cond is equality
4978       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
4979     }
4980     
4981     switch (I.getPredicate()) {
4982     default: break;
4983     case ICmpInst::ICMP_ULT:                        // A <u MIN -> FALSE
4984       if (CI->isMinValue(false))
4985         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4986       if (CI->isMaxValue(false))                    // A <u MAX -> A != MAX
4987         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0,Op1);
4988       if (isMinValuePlusOne(CI,false))              // A <u MIN+1 -> A == MIN
4989         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
4990       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
4991       if (CI->isMinValue(true))
4992         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
4993                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
4994           
4995       break;
4996
4997     case ICmpInst::ICMP_SLT:
4998       if (CI->isMinValue(true))                    // A <s MIN -> FALSE
4999         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5000       if (CI->isMaxValue(true))                    // A <s MAX -> A != MAX
5001         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5002       if (isMinValuePlusOne(CI,true))              // A <s MIN+1 -> A == MIN
5003         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5004       break;
5005
5006     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5007       if (CI->isMaxValue(false))                  // A >u MAX -> FALSE
5008         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5009       if (CI->isMinValue(false))                  // A >u MIN -> A != MIN
5010         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5011       if (isMaxValueMinusOne(CI, false))          // A >u MAX-1 -> A == MAX
5012         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5013         
5014       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5015       if (CI->isMaxValue(true))
5016         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5017                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5018       break;
5019
5020     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5021       if (CI->isMaxValue(true))                   // A >s MAX -> FALSE
5022         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5023       if (CI->isMinValue(true))                   // A >s MIN -> A != MIN
5024         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5025       if (isMaxValueMinusOne(CI, true))           // A >s MAX-1 -> A == MAX
5026         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5027       break;
5028
5029     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5030       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5031         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5032       if (CI->isMinValue(false))                 // A <=u MIN -> A == MIN
5033         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5034       if (isMaxValueMinusOne(CI,false))          // A <=u MAX-1 -> A != MAX
5035         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5036       break;
5037
5038     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5039       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5040         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5041       if (CI->isMinValue(true))                  // A <=s MIN -> A == MIN
5042         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5043       if (isMaxValueMinusOne(CI,true))           // A <=s MAX-1 -> A != MAX
5044         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, AddOne(CI));
5045       break;
5046
5047     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5048       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5049         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5050       if (CI->isMaxValue(false))                 // A >=u MAX -> A == MAX
5051         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5052       if (isMinValuePlusOne(CI,false))           // A >=u MIN-1 -> A != MIN
5053         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5054       break;
5055
5056     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5057       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5058         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5059       if (CI->isMaxValue(true))                  // A >=s MAX -> A == MAX
5060         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, Op1);
5061       if (isMinValuePlusOne(CI,true))            // A >=s MIN-1 -> A != MIN
5062         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, SubOne(CI));
5063       break;
5064     }
5065
5066     // If we still have a icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5067     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  Since the border cases have
5068     // already been handled above, this requires little checking.
5069     //
5070     switch (I.getPredicate()) {
5071     default: break;
5072     case ICmpInst::ICMP_ULE: 
5073       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5074     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5075       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5076     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5077       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5078     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5079       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5080     }
5081     
5082     // See if we can fold the comparison based on bits known to be zero or one
5083     // in the input.  If this comparison is a normal comparison, it demands all
5084     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5085     
5086     bool UnusedBit;
5087     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5088     
5089     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5090     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5091     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5092                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5093                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5094                              KnownZero, KnownOne, 0))
5095       return &I;
5096         
5097     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5098     // in.
5099     if ((KnownOne | KnownZero) != 0) {
5100       // Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5101       // EQ and NE we use unsigned values.
5102       APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5103       const APInt& RHSVal = CI->getValue();
5104       if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate())) {
5105         ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5106                                                Max);
5107       } else {
5108         ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, 
5109                                                  Max);
5110       }
5111       switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5112       default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5113       case ICmpInst::ICMP_EQ:
5114         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5115           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5116         break;
5117       case ICmpInst::ICMP_NE:
5118         if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5119           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5120         break;
5121       case ICmpInst::ICMP_ULT:
5122         if (Max.ult(RHSVal))
5123           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5124         if (Min.uge(RHSVal))
5125           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5126         break;
5127       case ICmpInst::ICMP_UGT:
5128         if (Min.ugt(RHSVal))
5129           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5130         if (Max.ule(RHSVal))
5131           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5132         break;
5133       case ICmpInst::ICMP_SLT:
5134         if (Max.slt(RHSVal))
5135           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5136         if (Min.sgt(RHSVal))
5137           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5138         break;
5139       case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5140         if (Min.sgt(RHSVal))
5141           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5142         if (Max.sle(RHSVal))
5143           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5144         break;
5145       }
5146     }
5147           
5148     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5149     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5150     // instruction can be folded into the icmp 
5151     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5152       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5153         return Res;
5154   }
5155
5156   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5157   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5158     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5159       switch (LHSI->getOpcode()) {
5160       case Instruction::GetElementPtr:
5161         if (RHSC->isNullValue()) {
5162           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5163           bool isAllZeros = true;
5164           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5165             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5166                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5167               isAllZeros = false;
5168               break;
5169             }
5170           if (isAllZeros)
5171             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5172                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5173         }
5174         break;
5175
5176       case Instruction::PHI:
5177         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5178           return NV;
5179         break;
5180       case Instruction::Select: {
5181         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5182         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5183         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5184         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5185         if (LHSI->hasOneUse()) {
5186           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5187             // Fold the known value into the constant operand.
5188             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5189             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5190             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5191                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5192                                                    I.getName()), I);
5193           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5194             // Fold the known value into the constant operand.
5195             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5196             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5197             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5198                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5199                                                    I.getName()), I);
5200           }
5201         }
5202
5203         if (Op1)
5204           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5205         break;
5206       }
5207       case Instruction::Malloc:
5208         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5209         // can assume it is successful and remove the malloc.
5210         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5211           AddToWorkList(LHSI);
5212           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5213                                                          !isTrueWhenEqual(I)));
5214         }
5215         break;
5216       }
5217   }
5218
5219   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5220   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5221     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5222       return NI;
5223   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5224     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5225                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5226       return NI;
5227
5228   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5229   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5230   // now.
5231   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5232     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5233         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5234       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5235       // operand, where it can often be eliminated completely.
5236       Op0 = CI->getOperand(0);
5237
5238       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5239       // so eliminate it as well.
5240       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5241         Op1 = CI2->getOperand(0);
5242
5243       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5244       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5245         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5246           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5247         } else {
5248           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5249           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5250         }
5251       }
5252       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5253     }
5254   }
5255   
5256   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5257     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5258     // This comes up when you have code like
5259     //   int X = A < B;
5260     //   if (X) ...
5261     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5262     // with a constant or another cast from the same type.
5263     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5264       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5265         return R;
5266   }
5267   
5268   if (I.isEquality()) {
5269     Value *A, *B, *C, *D;
5270     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5271       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
5272         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
5273         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5274                             Constant::getNullValue(A->getType()));
5275       }
5276
5277       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5278         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
5279         if (ConstantInt *C1 = dyn_cast<ConstantInt>(B))
5280           if (ConstantInt *C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D))
5281             if (Op1->hasOneUse()) {
5282               Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
5283               Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(C, NC, "tmp");
5284               return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
5285                                   InsertNewInstBefore(Xor, I));
5286             }
5287         
5288         // A^B == A^D -> B == D
5289         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
5290         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
5291         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
5292         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
5293       }
5294     }
5295     
5296     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5297         (A == Op0 || B == Op0)) {
5298       // A == (A^B)  ->  B == 0
5299       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
5300       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
5301                           Constant::getNullValue(A->getType()));
5302     }
5303     if (match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op1) {
5304       // (A-B) == A  ->  B == 0
5305       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5306                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5307     }
5308     if (match(Op1, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B))) && A == Op0) {
5309       // A == (A-B)  ->  B == 0
5310       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
5311                           Constant::getNullValue(B->getType()));
5312     }
5313     
5314     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
5315     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
5316         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
5317         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5318       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5319       
5320       if (A == C) {
5321         X = B; Y = D; Z = A;
5322       } else if (A == D) {
5323         X = B; Y = C; Z = A;
5324       } else if (B == C) {
5325         X = A; Y = D; Z = B;
5326       } else if (B == D) {
5327         X = A; Y = C; Z = B;
5328       }
5329       
5330       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
5331         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(X, Y, "tmp"), I);
5332         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
5333         I.setOperand(0, Op1);
5334         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
5335         return &I;
5336       }
5337     }
5338   }
5339   return Changed ? &I : 0;
5340 }
5341
5342
5343 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
5344 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
5345 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
5346                                           ConstantInt *DivRHS) {
5347   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5348   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
5349   
5350   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
5351   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
5352   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
5353   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
5354   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
5355   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
5356   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
5357   // if it finds it. 
5358   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
5359   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
5360     return 0;
5361   if (DivRHS->isZero())
5362     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
5363
5364   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
5365   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
5366   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
5367   // instead of computing a divide. 
5368   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
5369
5370   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
5371   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
5372   // as in the LHS instruction that we're folding. 
5373   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
5374                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
5375
5376   // Get the ICmp opcode
5377   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
5378
5379   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
5380   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
5381   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
5382   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
5383   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
5384   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
5385   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
5386   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
5387   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
5388   
5389   
5390   if (!DivIsSigned) {  // udiv
5391     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
5392     LoBound = Prod;
5393     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5394     if (!HiOverflow)
5395       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
5396   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
5397     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
5398       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
5399       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
5400       HiBound = DivRHS;
5401     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
5402       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
5403       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
5404       if (!HiOverflow)
5405         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
5406     } else {                       // (X / pos) op neg
5407       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
5408       Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
5409       LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
5410                                    cast<ConstantInt>(DivRHSH), true) ? -1 : 0;
5411       HiBound = AddOne(Prod);
5412       HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5413     }
5414   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
5415     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
5416       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
5417       LoBound = AddOne(DivRHS);
5418       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
5419       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
5420         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
5421         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
5422       }
5423     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
5424       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
5425       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
5426       if (!LoOverflow)
5427         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS), true) ?-1:0;
5428       HiBound = AddOne(Prod);
5429     } else {                       // (X / neg) op neg
5430       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
5431       LoBound = Prod;
5432       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? 1 : 0;
5433       HiBound = Subtract(Prod, DivRHS);
5434     }
5435     
5436     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
5437     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
5438   }
5439
5440   Value *X = DivI->getOperand(0);
5441   switch (Pred) {
5442   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
5443   case ICmpInst::ICMP_EQ:
5444     if (LoOverflow && HiOverflow)
5445       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5446     else if (HiOverflow)
5447       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5448                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
5449     else if (LoOverflow)
5450       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5451                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
5452     else
5453       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
5454   case ICmpInst::ICMP_NE:
5455     if (LoOverflow && HiOverflow)
5456       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5457     else if (HiOverflow)
5458       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
5459                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
5460     else if (LoOverflow)
5461       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
5462                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5463     else
5464       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
5465   case ICmpInst::ICMP_ULT:
5466   case ICmpInst::ICMP_SLT:
5467     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
5468       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5469     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
5470       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5471     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
5472   case ICmpInst::ICMP_UGT:
5473   case ICmpInst::ICMP_SGT:
5474     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
5475       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5476     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
5477       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5478     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
5479       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
5480     else
5481       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
5482   }
5483 }
5484
5485
5486 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
5487 ///
5488 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
5489                                                           Instruction *LHSI,
5490                                                           ConstantInt *RHS) {
5491   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
5492   
5493   switch (LHSI->getOpcode()) {
5494   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
5495     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
5496       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
5497       // fold the xor.
5498       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
5499           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
5500         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
5501         
5502         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
5503         // the operation, just stop using the Xor.
5504         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
5505           ICI.setOperand(0, CompareVal);
5506           AddToWorkList(LHSI);
5507           return &ICI;
5508         }
5509         
5510         // Was the old condition true if the operand is positive?
5511         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
5512         
5513         // If so, the new one isn't.
5514         isTrueIfPositive ^= true;
5515         
5516         if (isTrueIfPositive)
5517           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
5518         else
5519           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
5520       }
5521     }
5522     break;
5523   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
5524     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
5525         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
5526       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5527       
5528       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
5529       // and/compare to be the input width without changing the value
5530       // produced, eliminating a cast.
5531       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
5532         // We can do this transformation if either the AND constant does not
5533         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
5534         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
5535         // bit would not work.
5536         if (Cast->hasOneUse() &&
5537             (ICI.isEquality() ||
5538              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
5539           uint32_t BitWidth = 
5540             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
5541           APInt NewCST = AndCST->getValue();
5542           NewCST.zext(BitWidth);
5543           APInt NewCI = RHSV;
5544           NewCI.zext(BitWidth);
5545           Instruction *NewAnd = 
5546             BinaryOperator::createAnd(Cast->getOperand(0),
5547                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
5548           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5549           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
5550                               ConstantInt::get(NewCI));
5551         }
5552       }
5553       
5554       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
5555       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
5556       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
5557       // access.
5558       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
5559       if (Shift && !Shift->isShift())
5560         Shift = 0;
5561       
5562       ConstantInt *ShAmt;
5563       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
5564       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
5565       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
5566       
5567       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
5568       // into the mask.  This can only happen with signed shift
5569       // rights, as they sign-extend.
5570       if (ShAmt) {
5571         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
5572         if (!CanFold) {
5573           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
5574           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
5575           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
5576           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
5577           
5578           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
5579           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
5580                AndCST->getValue()) == 0)
5581             CanFold = true;
5582         }
5583         
5584         if (CanFold) {
5585           Constant *NewCst;
5586           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5587             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
5588           else
5589             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
5590           
5591           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
5592           // compared.
5593           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
5594             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
5595             // As a special case, check to see if this means that the
5596             // result is always true or false now.
5597             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
5598               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
5599             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
5600               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
5601           } else {
5602             ICI.setOperand(1, NewCst);
5603             Constant *NewAndCST;
5604             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
5605               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
5606             else
5607               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
5608             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
5609             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
5610             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
5611             AddUsesToWorkList(ICI);
5612             return &ICI;
5613           }
5614         }
5615       }
5616       
5617       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
5618       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
5619       // of a loop if Y is invariant and X is not.
5620       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
5621           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
5622           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
5623         // Compute C << Y.
5624         Value *NS;
5625         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
5626           NS = BinaryOperator::createShl(AndCST, 
5627                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
5628         } else {
5629           // Insert a logical shift.
5630           NS = BinaryOperator::createLShr(AndCST,
5631                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
5632         }
5633         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
5634         
5635         // Compute X & (C << Y).
5636         Instruction *NewAnd = 
5637           BinaryOperator::createAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
5638         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
5639         
5640         ICI.setOperand(0, NewAnd);
5641         return &ICI;
5642       }
5643     }
5644     break;
5645     
5646   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
5647     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5648     if (!ShAmt) break;
5649     
5650     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5651     
5652     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5653     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5654     // simplified.
5655     if (ShAmt->uge(TypeBits))
5656       break;
5657     
5658     if (ICI.isEquality()) {
5659       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5660       // comparison cannot succeed.
5661       Constant *Comp =
5662         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
5663       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
5664         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5665         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5666         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5667       }
5668       
5669       if (LHSI->hasOneUse()) {
5670         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5671         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5672         Constant *Mask =
5673           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
5674         
5675         Instruction *AndI =
5676           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5677                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5678         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5679         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5680                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
5681       }
5682     }
5683     
5684     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
5685     bool TrueIfSigned = false;
5686     if (LHSI->hasOneUse() &&
5687         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
5688       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
5689       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
5690                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
5691       Instruction *AndI =
5692         BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5693                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
5694       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5695       
5696       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
5697                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
5698     }
5699     break;
5700   }
5701     
5702   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
5703   case Instruction::AShr: {
5704     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5705     if (!ShAmt) break;
5706
5707     if (ICI.isEquality()) {
5708       // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
5709       // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
5710       // simplified.
5711       uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
5712       if (ShAmt->uge(TypeBits))
5713         break;
5714       uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
5715       
5716       // If we are comparing against bits always shifted out, the
5717       // comparison cannot succeed.
5718       APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
5719       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
5720         Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
5721       else
5722         Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
5723       
5724       if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
5725         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5726         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
5727         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
5728       }
5729       
5730       if (LHSI->hasOneUse() || RHSV == 0) {
5731         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
5732         APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
5733         Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
5734         
5735         Instruction *AndI =
5736           BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
5737                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
5738         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
5739         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
5740                             ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
5741       }
5742     }
5743     break;
5744   }
5745     
5746   case Instruction::SDiv:
5747   case Instruction::UDiv:
5748     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
5749     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
5750     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
5751     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
5752     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
5753     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
5754     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
5755       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
5756                                           DivRHS))
5757         return R;
5758     break;
5759
5760   case Instruction::Add:
5761     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
5762
5763     if (!ICI.isEquality()) {
5764       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
5765       if (!LHSC) break;
5766       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
5767
5768       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
5769                             .subtract(LHSV);
5770
5771       if (ICI.isSignedPredicate()) {
5772         if (CR.getLower().isSignBit()) {
5773           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
5774                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
5775         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
5776           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
5777                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
5778         }
5779       } else {
5780         if (CR.getLower().isMinValue()) {
5781           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
5782                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
5783         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
5784           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
5785                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
5786         }
5787       }
5788     }
5789     break;
5790   }
5791   
5792   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
5793   if (ICI.isEquality()) {
5794     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
5795     
5796     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
5797     // the second operand is a constant, simplify a bit.
5798     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
5799       switch (BO->getOpcode()) {
5800       case Instruction::SRem:
5801         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
5802         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
5803           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
5804           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
5805             Instruction *NewRem =
5806               BinaryOperator::createURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
5807                                          BO->getName());
5808             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
5809             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
5810                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
5811           }
5812         }
5813         break;
5814       case Instruction::Add:
5815         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
5816         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5817           if (BO->hasOneUse())
5818             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5819                                 Subtract(RHS, BOp1C));
5820         } else if (RHSV == 0) {
5821           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
5822           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
5823           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
5824           
5825           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
5826             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
5827           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
5828             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
5829           else if (BO->hasOneUse()) {
5830             Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1);
5831             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
5832             Neg->takeName(BO);
5833             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
5834           }
5835         }
5836         break;
5837       case Instruction::Xor:
5838         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
5839         // the explicit xor.
5840         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
5841           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
5842                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
5843         
5844         // FALLTHROUGH
5845       case Instruction::Sub:
5846         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
5847         if (RHSV == 0)
5848           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
5849                               BO->getOperand(1));
5850         break;
5851         
5852       case Instruction::Or:
5853         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
5854         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
5855         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
5856           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
5857           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
5858             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5859                                                              isICMP_NE));
5860         }
5861         break;
5862         
5863       case Instruction::And:
5864         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
5865           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
5866           // comparison can never succeed!
5867           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
5868             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5869                                                              isICMP_NE));
5870           
5871           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
5872           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
5873             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
5874                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
5875                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
5876           
5877           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
5878           if (isSignBit(BOC)) {
5879             Value *X = BO->getOperand(0);
5880             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
5881             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5882               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
5883             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
5884           }
5885           
5886           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
5887           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
5888             Value *X = BO->getOperand(0);
5889             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
5890             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
5891               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
5892             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
5893           }
5894         }
5895       default: break;
5896       }
5897     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
5898       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
5899       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
5900         AddToWorkList(II);
5901         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
5902         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
5903         return &ICI;
5904       }
5905     }
5906   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
5907             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
5908             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
5909     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
5910       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
5911       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
5912       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
5913       if (SrcTy->isInteger() && 
5914           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5915         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
5916         // smaller constant values.
5917         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
5918           // X u< 128 => X s> -1
5919           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
5920                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
5921         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
5922                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
5923           // X u> 127 => X s< 0
5924           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
5925                               Constant::getNullValue(SrcTy));
5926         }
5927       }
5928     }
5929   }
5930   return 0;
5931 }
5932
5933 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
5934 /// We only handle extending casts so far.
5935 ///
5936 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
5937   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
5938   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
5939   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
5940   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
5941   Value *RHSCIOp;
5942
5943   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
5944   // integer type is the same size as the pointer type.
5945   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
5946       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
5947          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
5948     Value *RHSOp = 0;
5949     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
5950       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
5951     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
5952       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
5953       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
5954       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
5955         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
5956     }
5957
5958     if (RHSOp)
5959       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
5960   }
5961   
5962   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
5963   // Enforce this.
5964   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
5965       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
5966     return 0;
5967
5968   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
5969   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
5970
5971   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
5972     // Not an extension from the same type?
5973     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
5974     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
5975       return 0;
5976     
5977     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
5978     // and the other is a zext), then we can't handle this.
5979     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
5980       return 0;
5981
5982     // Deal with equality cases early.
5983     if (ICI.isEquality())
5984       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5985
5986     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
5987     // signed comparison.
5988     if (isSignedCmp && isSignedExt)
5989       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5990
5991     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
5992     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
5993   }
5994
5995   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
5996   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
5997   if (!CI)
5998     return 0;
5999
6000   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6001   // reextended to DestTy.
6002   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6003   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6004
6005   // If the re-extended constant didn't change...
6006   if (Res2 == CI) {
6007     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6008     // For example, we might have:
6009     //    %A = sext short %X to uint
6010     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6011     // It is incorrect to transform this into 
6012     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6013     // because %A may have negative value. 
6014     //
6015     // However, it is OK if SrcTy is bool (See cast-set.ll testcase)
6016     // OR operation is EQ/NE.
6017     if (isSignedExt == isSignedCmp || SrcTy == Type::Int1Ty || ICI.isEquality())
6018       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6019     else
6020       return 0;
6021   }
6022
6023   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6024   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6025
6026   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6027   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6028   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6029     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6030   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6031     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6032
6033   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6034   // should have been folded away previously and not enter in here.
6035   Value *Result;
6036   if (isSignedCmp) {
6037     // We're performing a signed comparison.
6038     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6039       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6040     else
6041       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6042   } else {
6043     // We're performing an unsigned comparison.
6044     if (isSignedExt) {
6045       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6046       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6047       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6048       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6049                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6050     } else {
6051       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6052       Result = ConstantInt::getTrue();
6053     }
6054   }
6055
6056   // Finally, return the value computed.
6057   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6058       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT) {
6059     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6060   } else {
6061     assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6062             ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6063            "ICmp should be folded!");
6064     if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6065       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6066     else
6067       return BinaryOperator::createNot(Result);
6068   }
6069 }
6070
6071 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6072   return commonShiftTransforms(I);
6073 }
6074
6075 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6076   return commonShiftTransforms(I);
6077 }
6078
6079 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6080   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6081     return R;
6082   
6083   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6084   
6085   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6086   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6087     if (CSI->isAllOnesValue())
6088       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6089   
6090   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6091   if (MaskedValueIsZero(Op0, 
6092                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6093     return BinaryOperator::createLShr(Op0, I.getOperand(1));
6094   
6095   return 0;
6096 }
6097
6098 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6099   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6100   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6101
6102   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6103   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6104   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6105       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6106     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6107   
6108   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6109     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6110       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6111     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6112       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6113   }
6114   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6115     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6116       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6117     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6118       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6119   }
6120
6121   // Try to fold constant and into select arguments.
6122   if (isa<Constant>(Op0))
6123     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6124       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6125         return R;
6126
6127   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6128     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6129       return Res;
6130   return 0;
6131 }
6132
6133 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6134                                                BinaryOperator &I) {
6135   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6136
6137   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6138   // purpose is to compute bits we don't care about.
6139   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6140   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6141   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6142                            KnownZero, KnownOne))
6143     return &I;
6144   
6145   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6146   // of a signed value.
6147   //
6148   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6149     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6150       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6151     else {
6152       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6153       return &I;
6154     }
6155   }
6156   
6157   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6158   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6159     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6160       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6161         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
6162                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6163   
6164   // Try to fold constant and into select arguments.
6165   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6166     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6167       return R;
6168   if (isa<PHINode>(Op0))
6169     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6170       return NV;
6171   
6172   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6173   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6174     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6175     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6176     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6177     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6178     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6179     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6180     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6181         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6182       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6183       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6184       Instruction *NSh = BinaryOperator::create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6185                                                 I.getName());
6186       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6187
6188       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6189       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6190       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6191       // other xforms later if dead.
6192       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6193       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6194       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6195       
6196       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6197       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6198       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6199       // mask as appropriate.
6200       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6201         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6202       else {
6203         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6204         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6205       }
6206
6207       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6208                                                    TI->getName());
6209       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6210
6211       // Return the value truncated to the interesting size.
6212       return new TruncInst(And, I.getType());
6213     }
6214   }
6215   
6216   if (Op0->hasOneUse()) {
6217     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6218       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6219       Value *V1, *V2;
6220       ConstantInt *CC;
6221       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6222         default: break;
6223         case Instruction::Add:
6224         case Instruction::And:
6225         case Instruction::Or:
6226         case Instruction::Xor: {
6227           // These operators commute.
6228           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6229           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6230               match(Op0BO->getOperand(1),
6231                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6232             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6233                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
6234                                             Op0BO->getName());
6235             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6236             Instruction *X = 
6237               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
6238                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
6239             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6240             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6241             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6242                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6243           }
6244           
6245           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
6246           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
6247           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
6248               match(Op0BOOp1, 
6249                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),m_ConstantInt(CC))) &&
6250               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6251               V2 == Op1) {
6252             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6253                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
6254                                                      Op0BO->getName());
6255             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6256             Instruction *XM =
6257               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6258                                         V1->getName()+".mask");
6259             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6260             
6261             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
6262           }
6263         }
6264           
6265         // FALL THROUGH.
6266         case Instruction::Sub: {
6267           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6268           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6269               match(Op0BO->getOperand(0),
6270                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
6271             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6272                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6273                                                      Op0BO->getName());
6274             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6275             Instruction *X =
6276               BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
6277                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
6278             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
6279             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6280             return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(
6281                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
6282           }
6283           
6284           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
6285           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
6286               match(Op0BO->getOperand(0),
6287                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
6288                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
6289               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
6290                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6291             Instruction *YS = BinaryOperator::createShl(
6292                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
6293                                                      Op0BO->getName());
6294             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
6295             Instruction *XM =
6296               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
6297                                         V1->getName()+".mask");
6298             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
6299             
6300             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
6301           }
6302           
6303           break;
6304         }
6305       }
6306       
6307       
6308       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
6309       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
6310       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
6311         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
6312         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
6313         
6314         switch (Op0BO->getOpcode()) {
6315           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
6316           case Instruction::Add:
6317             isValid = isLeftShift;
6318             break;
6319           case Instruction::Or:
6320           case Instruction::Xor:
6321             highBitSet = false;
6322             break;
6323           case Instruction::And:
6324             highBitSet = true;
6325             break;
6326         }
6327         
6328         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
6329         // by the logical operation, do not perform the transformation.
6330         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
6331         // the constant which would cause it to be modified for this
6332         // operation.
6333         //
6334         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
6335           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
6336         
6337         if (isValid) {
6338           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
6339           
6340           Instruction *NewShift =
6341             BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
6342           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
6343           NewShift->takeName(Op0BO);
6344           
6345           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
6346                                         NewRHS);
6347         }
6348       }
6349     }
6350   }
6351   
6352   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
6353   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
6354   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
6355     ShiftOp = 0;
6356   
6357   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
6358     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
6359     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
6360     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
6361     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
6362     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
6363     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
6364     
6365     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
6366     if (AmtSum > TypeBits)
6367       AmtSum = TypeBits;
6368     
6369     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
6370     
6371     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
6372     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
6373       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), X,
6374                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6375     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
6376                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
6377       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
6378       return BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6379     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
6380                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6381       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
6382       Instruction *Shift =
6383         BinaryOperator::createAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
6384       InsertNewInstBefore(Shift, I);
6385
6386       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6387       return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6388     }
6389     
6390     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
6391     // right.  See if the amounts are equal.
6392     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
6393       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
6394       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6395         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6396         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6397       }
6398       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
6399       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6400         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
6401         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
6402       }
6403       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
6404       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
6405       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
6406       // generators.
6407       const Type *SExtType = 0;
6408       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
6409       case 1  :
6410       case 8  :
6411       case 16 :
6412       case 32 :
6413       case 64 :
6414       case 128:
6415         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
6416         break;
6417       default: break;
6418       }
6419       if (SExtType) {
6420         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
6421         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
6422         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
6423       }
6424       // Otherwise, we can't handle it yet.
6425     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
6426       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
6427       
6428       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
6429       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6430         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6431                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6432         Instruction *Shift =
6433           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6434         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6435         
6436         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6437         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6438       }
6439       
6440       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
6441       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6442         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6443         Instruction *Shift =
6444           BinaryOperator::createLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6445         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6446         
6447         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6448         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6449       }
6450       
6451       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
6452     } else {
6453       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
6454       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
6455
6456       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
6457       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
6458         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
6459                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
6460         Instruction *Shift =
6461           BinaryOperator::create(ShiftOp->getOpcode(), X,
6462                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6463         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6464         
6465         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6466         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6467       }
6468       
6469       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
6470       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
6471         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
6472         Instruction *Shift =
6473           BinaryOperator::createShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
6474         InsertNewInstBefore(Shift, I);
6475         
6476         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
6477         return BinaryOperator::createAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
6478       }
6479       
6480       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
6481     }
6482   }
6483   return 0;
6484 }
6485
6486
6487 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
6488 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
6489 /// X*Scale+Offset.
6490 ///
6491 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
6492                                         int &Offset) {
6493   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
6494   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
6495     Offset = CI->getZExtValue();
6496     Scale  = 0;
6497     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
6498   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
6499     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6500       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
6501         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
6502         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
6503         Offset = 0;
6504         return I->getOperand(0);
6505       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
6506         // This value is scaled by 'RHS'.
6507         Scale = RHS->getZExtValue();
6508         Offset = 0;
6509         return I->getOperand(0);
6510       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
6511         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
6512         // where C1 is divisible by C2.
6513         unsigned SubScale;
6514         Value *SubVal = 
6515           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
6516         Offset += RHS->getZExtValue();
6517         Scale = SubScale;
6518         return SubVal;
6519       }
6520     }
6521   }
6522
6523   // Otherwise, we can't look past this.
6524   Scale = 1;
6525   Offset = 0;
6526   return Val;
6527 }
6528
6529
6530 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
6531 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
6532 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
6533                                                    AllocationInst &AI) {
6534   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
6535   
6536   // Remove any uses of AI that are dead.
6537   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
6538   
6539   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
6540     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
6541     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
6542       while (UI != E && *UI == User)
6543         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
6544       
6545       ++NumDeadInst;
6546       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
6547       EraseInstFromFunction(*User);
6548     }
6549   }
6550   
6551   // Get the type really allocated and the type casted to.
6552   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
6553   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
6554   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
6555
6556   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
6557   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
6558   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
6559
6560   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
6561   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
6562   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
6563   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
6564
6565   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
6566   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
6567   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
6568
6569   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
6570   // size argument.
6571   unsigned ArraySizeScale;
6572   int ArrayOffset;
6573   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
6574     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
6575  
6576   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
6577   // do the xform.
6578   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
6579       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
6580
6581   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
6582   Value *Amt = 0;
6583   if (Scale == 1) {
6584     Amt = NumElements;
6585   } else {
6586     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
6587     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
6588     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
6589       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
6590     // otherwise multiply the amount and the number of elements
6591     else if (Scale != 1) {
6592       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
6593       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6594     }
6595   }
6596   
6597   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
6598     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
6599     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
6600     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
6601   }
6602   
6603   AllocationInst *New;
6604   if (isa<MallocInst>(AI))
6605     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6606   else
6607     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
6608   InsertNewInstBefore(New, AI);
6609   New->takeName(&AI);
6610   
6611   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
6612   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
6613   // die soon.
6614   if (!AI.hasOneUse()) {
6615     AddUsesToWorkList(AI);
6616     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
6617     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
6618     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
6619     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
6620     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
6621   }
6622   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
6623 }
6624
6625 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
6626 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
6627 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
6628 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
6629 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
6630 ///
6631 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
6632 /// extension operation if Ty is larger.
6633 static bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
6634                                        unsigned CastOpc, int &NumCastsRemoved) {
6635   // We can always evaluate constants in another type.
6636   if (isa<ConstantInt>(V))
6637     return true;
6638   
6639   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
6640   if (!I) return false;
6641   
6642   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
6643   
6644   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
6645   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
6646     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
6647     // it, and this will remove a cast overall.
6648     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
6649       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
6650       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
6651       // casts first.
6652       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)))
6653         ++NumCastsRemoved;
6654       return true;
6655     }
6656   }
6657
6658   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
6659   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
6660   if (!I->hasOneUse()) return false;
6661
6662   switch (I->getOpcode()) {
6663   case Instruction::Add:
6664   case Instruction::Sub:
6665   case Instruction::And:
6666   case Instruction::Or:
6667   case Instruction::Xor:
6668     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
6669     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6670                                       NumCastsRemoved) &&
6671            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6672                                       NumCastsRemoved);
6673
6674   case Instruction::Mul:
6675     // A multiply can be truncated by truncating its operands.
6676     return Ty->getBitWidth() < OrigTy->getBitWidth() && 
6677            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6678                                       NumCastsRemoved) &&
6679            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
6680                                       NumCastsRemoved);
6681
6682   case Instruction::Shl:
6683     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
6684     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
6685     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6686       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6687       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
6688           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
6689         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6690                                           NumCastsRemoved);
6691     }
6692     break;
6693   case Instruction::LShr:
6694     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
6695     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
6696     // already zeros.
6697     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6698       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
6699       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
6700       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
6701           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
6702             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
6703           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
6704         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
6705                                           NumCastsRemoved);
6706       }
6707     }
6708     break;
6709   case Instruction::ZExt:
6710   case Instruction::SExt:
6711   case Instruction::Trunc:
6712     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
6713     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
6714     // of casts in the input.
6715     if (I->getOpcode() == CastOpc)
6716       return true;
6717     
6718     break;
6719   default:
6720     // TODO: Can handle more cases here.
6721     break;
6722   }
6723   
6724   return false;
6725 }
6726
6727 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
6728 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
6729 /// evaluate the expression.
6730 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
6731                                              bool isSigned) {
6732   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
6733     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
6734
6735   // Otherwise, it must be an instruction.
6736   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
6737   Instruction *Res = 0;
6738   switch (I->getOpcode()) {
6739   case Instruction::Add:
6740   case Instruction::Sub:
6741   case Instruction::Mul:
6742   case Instruction::And:
6743   case Instruction::Or:
6744   case Instruction::Xor:
6745   case Instruction::AShr:
6746   case Instruction::LShr:
6747   case Instruction::Shl: {
6748     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
6749     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
6750     Res = BinaryOperator::create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
6751                                  LHS, RHS, I->getName());
6752     break;
6753   }    
6754   case Instruction::Trunc:
6755   case Instruction::ZExt:
6756   case Instruction::SExt:
6757     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
6758     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
6759     // new.
6760     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
6761       return I->getOperand(0);
6762     
6763     // Otherwise, must be the same type of case, so just reinsert a new one.
6764     Res = CastInst::create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
6765                            Ty, I->getName());
6766     break;
6767   default: 
6768     // TODO: Can handle more cases here.
6769     assert(0 && "Unreachable!");
6770     break;
6771   }
6772   
6773   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
6774 }
6775
6776 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
6777 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
6778   Value *Src = CI.getOperand(0);
6779
6780   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
6781   // eliminate it now.
6782   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
6783     if (Instruction::CastOps opc = 
6784         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
6785       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
6786       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
6787       return CastInst::create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
6788     }
6789   }
6790
6791   // If we are casting a select then fold the cast into the select
6792   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
6793     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
6794       return NV;
6795
6796   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
6797   if (isa<PHINode>(Src))
6798     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
6799       return NV;
6800   
6801   return 0;
6802 }
6803
6804 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
6805 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
6806   Value *Src = CI.getOperand(0);
6807   
6808   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
6809     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
6810     // this into a cast of the original pointer!
6811     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
6812       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
6813       // here because the pointer operand is being replaced with another 
6814       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
6815       AddToWorkList(GEP);
6816       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
6817       return &CI;
6818     }
6819     
6820     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
6821     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
6822     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
6823     // non-type-safe code.
6824     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
6825       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
6826         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
6827         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
6828         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
6829         
6830         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
6831         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
6832         const Type *GEPIdxTy =
6833           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
6834         if (GEPIdxTy->isSized()) {
6835           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
6836           
6837           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
6838           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
6839           // is something like [0 x {int, int}]
6840           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
6841           int64_t FirstIdx = 0;
6842           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
6843             FirstIdx = Offset/TySize;
6844             Offset %= TySize;
6845           
6846             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
6847             if (Offset < 0) {
6848               --FirstIdx;
6849               Offset += TySize;
6850               assert(Offset >= 0);
6851             }
6852             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
6853           }
6854           
6855           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
6856
6857           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
6858           while (Offset) {
6859             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
6860               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
6861               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
6862                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
6863                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
6864               
6865                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
6866                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
6867               } else {
6868                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6869                 Offset = 0;
6870                 OrigBase = 0;
6871               }
6872             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
6873               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
6874               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
6875                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
6876                 Offset %= EltSize;
6877               } else {
6878                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
6879               }
6880               GEPIdxTy = STy->getElementType();
6881             } else {
6882               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
6883               Offset = 0;
6884               OrigBase = 0;
6885             }
6886           }
6887           if (OrigBase) {
6888             // If we were able to index down into an element, create the GEP
6889             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
6890             // two.
6891             Instruction *NGEP = new GetElementPtrInst(OrigBase, 
6892                                                       NewIndices.begin(),
6893                                                       NewIndices.end(), "");
6894             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
6895             NGEP->takeName(GEP);
6896             
6897             if (isa<BitCastInst>(CI))
6898               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
6899             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
6900             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
6901           }
6902         }
6903       }      
6904     }
6905   }
6906     
6907   return commonCastTransforms(CI);
6908 }
6909
6910
6911
6912 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
6913 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
6914 /// cases.
6915 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
6916 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
6917   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
6918     return Result;
6919
6920   Value *Src = CI.getOperand(0);
6921   const Type *SrcTy = Src->getType();
6922   const Type *DestTy = CI.getType();
6923   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6924   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
6925
6926   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
6927   // purpose is to compute bits we don't care about.
6928   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
6929   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
6930                            KnownZero, KnownOne))
6931     return &CI;
6932
6933   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
6934   // can't do anything more. 
6935   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
6936   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
6937     return 0;
6938
6939   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
6940   int NumCastsRemoved = 0;
6941   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
6942       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
6943                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
6944     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
6945     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
6946     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
6947     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
6948     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
6949     // require that two casts have been eliminated.
6950     bool DoXForm;
6951     switch (CI.getOpcode()) {
6952     default:
6953       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
6954       // get here because of the check above.
6955       assert(0 && "Unknown cast type");
6956     case Instruction::Trunc:
6957       DoXForm = true;
6958       break;
6959     case Instruction::ZExt:
6960       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
6961       break;
6962     case Instruction::SExt:
6963       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
6964       break;
6965     }
6966     
6967     if (DoXForm) {
6968       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
6969                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
6970       assert(Res->getType() == DestTy);
6971       switch (CI.getOpcode()) {
6972       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
6973       case Instruction::Trunc:
6974       case Instruction::BitCast:
6975         // Just replace this cast with the result.
6976         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
6977       case Instruction::ZExt: {
6978         // We need to emit an AND to clear the high bits.
6979         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
6980         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
6981                                                             SrcBitSize));
6982         return BinaryOperator::createAnd(Res, C);
6983       }
6984       case Instruction::SExt:
6985         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
6986         return CastInst::create(Instruction::SExt,
6987             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
6988                              CI), DestTy);
6989       }
6990     }
6991   }
6992   
6993   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
6994   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
6995
6996   switch (SrcI->getOpcode()) {
6997   case Instruction::Add:
6998   case Instruction::Mul:
6999   case Instruction::And:
7000   case Instruction::Or:
7001   case Instruction::Xor:
7002     // If we are discarding information, rewrite.
7003     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7004       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7005       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7006       // only be converting signedness, which is a noop.
7007       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7008           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7009           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7010         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7011         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7012         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7013         return BinaryOperator::create(
7014             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7015       }
7016     }
7017
7018     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7019     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7020         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7021         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7022         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7023       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7024       return BinaryOperator::createXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7025     }
7026     break;
7027   case Instruction::SDiv:
7028   case Instruction::UDiv:
7029   case Instruction::SRem:
7030   case Instruction::URem:
7031     // If we are just changing the sign, rewrite.
7032     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7033       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7034       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7035       // only be converting signedness, which is a noop.
7036       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7037           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7038         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7039                                               Op0, DestTy, SrcI);
7040         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7041                                               Op1, DestTy, SrcI);
7042         return BinaryOperator::create(
7043           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7044       }
7045     }
7046     break;
7047
7048   case Instruction::Shl:
7049     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7050     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7051     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7052     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7053     // in the value.
7054     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7055         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7056       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7057           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7058       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7059       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7060       return BinaryOperator::createShl(Op0c, Op1c);
7061     }
7062     break;
7063   case Instruction::AShr:
7064     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7065     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7066     // simplifications.
7067     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7068         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7069       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7070       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7071         // Insert the new logical shift right.
7072         return BinaryOperator::createLShr(Op0, Op1);
7073       }
7074     }
7075     break;
7076   }
7077   return 0;
7078 }
7079
7080 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7081   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7082     return Result;
7083   
7084   Value *Src = CI.getOperand(0);
7085   const Type *Ty = CI.getType();
7086   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7087   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7088   
7089   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7090     switch (SrcI->getOpcode()) {
7091     default: break;
7092     case Instruction::LShr:
7093       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7094       // are already zeros.
7095       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7096         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7097         
7098         // Get a mask for the bits shifting in.
7099         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7100         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7101         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7102           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7103             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7104
7105           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7106           // shift.
7107           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7108           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7109                                        Ty, CI);
7110           return BinaryOperator::createLShr(V1, V2);
7111         }
7112       } else {     // This is a variable shr.
7113         
7114         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7115         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7116         // loop-invariant and CSE'd.
7117         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7118           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7119
7120           Value *V = InsertNewInstBefore(
7121               BinaryOperator::createShl(One, SrcI->getOperand(1),
7122                                      "tmp"), CI);
7123           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(V,
7124                                                             SrcI->getOperand(0),
7125                                                             "tmp"), CI);
7126           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7127           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7128         }
7129       }
7130       break;
7131     }
7132   }
7133   
7134   return 0;
7135 }
7136
7137 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
7138   // If one of the common conversion will work ..
7139   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7140     return Result;
7141
7142   Value *Src = CI.getOperand(0);
7143
7144   // If this is a cast of a cast
7145   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7146     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
7147     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
7148     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
7149     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
7150       // Get the sizes of the types involved
7151       Value *A = CSrc->getOperand(0);
7152       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7153       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7154       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7155       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
7156       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
7157         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
7158         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
7159         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
7160         Instruction *And = 
7161           BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
7162         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
7163         if (And->getType() != CI.getType()) {
7164           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
7165           InsertNewInstBefore(And, CI);
7166           And = CastInst::createIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7167         }
7168         return And;
7169       }
7170     }
7171   }
7172
7173   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7174     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7175     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7176     // cast to integer to avoid the comparison.
7177     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7178       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7179       
7180       // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7181       // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7182       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7183           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7184         Value *In = ICI->getOperand(0);
7185         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7186                                     In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7187         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createLShr(In, Sh,
7188                                                         In->getName()+".lobit"),
7189                                  CI);
7190         if (In->getType() != CI.getType())
7191           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7192                                            false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7193
7194         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7195           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7196           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createXor(In, One,
7197                                                           In->getName()+".not"),
7198                                    CI);
7199         }
7200
7201         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7202       }
7203       
7204       
7205       
7206       // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7207       // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7208       // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7209       // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7210       // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7211       // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7212       // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7213       // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7214       if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7215           // This only works for EQ and NE
7216           ICI->isEquality()) {
7217         // If Op1C some other power of two, convert:
7218         uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7219         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7220         APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7221         ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7222         
7223         APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7224         if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7225           bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7226           if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7227             // (X&4) == 2 --> false
7228             // (X&4) != 2 --> true
7229             Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
7230             Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
7231             return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7232           }
7233           
7234           uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
7235           Value *In = ICI->getOperand(0);
7236           if (ShiftAmt) {
7237             // Perform a logical shr by shiftamt.
7238             // Insert the shift to put the result in the low bit.
7239             In = InsertNewInstBefore(
7240                    BinaryOperator::createLShr(In,
7241                                      ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
7242                                               In->getName()+".lobit"), CI);
7243           }
7244           
7245           if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
7246             Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7247             In = BinaryOperator::createXor(In, One, "tmp");
7248             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
7249           }
7250           
7251           if (CI.getType() == In->getType())
7252             return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7253           else
7254             return CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
7255         }
7256       }
7257     }
7258   }    
7259   return 0;
7260 }
7261
7262 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
7263   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
7264     return I;
7265   
7266   Value *Src = CI.getOperand(0);
7267   
7268   // sext (x <s 0) -> ashr x, 31   -> all ones if signed
7269   // sext (x >s -1) -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
7270   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src)) {
7271     // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7272     // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7273     // cast to integer to avoid the comparison.
7274     if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7275       const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7276       
7277       // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
7278       // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
7279       if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7280           (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())){
7281         Value *In = ICI->getOperand(0);
7282         Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7283                                      In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7284         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAShr(In, Sh,
7285                                                         In->getName()+".lobit"),
7286                                  CI);
7287         if (In->getType() != CI.getType())
7288           In = CastInst::createIntegerCast(In, CI.getType(),
7289                                            true/*SExt*/, "tmp", &CI);
7290         
7291         if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT)
7292           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(In,
7293                                      In->getName()+".not"), CI);
7294         
7295         return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7296       }
7297     }
7298   }
7299       
7300   return 0;
7301 }
7302
7303 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
7304 /// in the specified FP type without changing its value.
7305 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const Type *FPTy, 
7306                               const fltSemantics &Sem) {
7307   APFloat F = CFP->getValueAPF();
7308   if (F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven) == APFloat::opOK)
7309     return ConstantFP::get(FPTy, F);
7310   return 0;
7311 }
7312
7313 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
7314 /// through it until we get the source value.
7315 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
7316   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
7317     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
7318       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
7319   
7320   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
7321   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
7322   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
7323   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
7324     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
7325       return V;  // No constant folding of this.
7326     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
7327     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, Type::FloatTy, APFloat::IEEEsingle))
7328       return V;
7329     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
7330       return V;  // Won't shrink.
7331     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, Type::DoubleTy, APFloat::IEEEdouble))
7332       return V;
7333     // Don't try to shrink to various long double types.
7334   }
7335   
7336   return V;
7337 }
7338
7339 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
7340   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7341     return I;
7342   
7343   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
7344   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
7345   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
7346   // many builtins (sqrt, etc).
7347   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
7348   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
7349     switch (OpI->getOpcode()) {
7350     default: break;
7351     case Instruction::Add:
7352     case Instruction::Sub:
7353     case Instruction::Mul:
7354     case Instruction::FDiv:
7355     case Instruction::FRem:
7356       const Type *SrcTy = OpI->getType();
7357       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
7358       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
7359       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
7360           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
7361         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7362         // If the source types were both smaller than the destination type of
7363         // the cast, do this xform.
7364         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
7365             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
7366           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
7367                                       CI.getType(), CI);
7368           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
7369                                       CI.getType(), CI);
7370           return BinaryOperator::create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
7371         }
7372       }
7373       break;  
7374     }
7375   }
7376   return 0;
7377 }
7378
7379 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
7380   return commonCastTransforms(CI);
7381 }
7382
7383 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(CastInst &CI) {
7384   return commonCastTransforms(CI);
7385 }
7386
7387 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(CastInst &CI) {
7388   return commonCastTransforms(CI);
7389 }
7390
7391 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
7392   return commonCastTransforms(CI);
7393 }
7394
7395 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
7396   return commonCastTransforms(CI);
7397 }
7398
7399 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
7400   return commonPointerCastTransforms(CI);
7401 }
7402
7403 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
7404   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
7405     return I;
7406   
7407   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
7408   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
7409
7410   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
7411   ConstantInt *Cst;
7412   Value *X;
7413   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
7414                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
7415     // If the source and destination operands have the same type, see if this
7416     // is a single-index GEP.
7417     if (X->getType() == CI.getType()) {
7418       // Get the size of the pointee type.
7419       uint64_t Size = TD->getABITypeSizeInBits(DestPointee);
7420
7421       // Convert the constant to intptr type.
7422       APInt Offset = Cst->getValue();
7423       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7424
7425       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7426       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7427         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7428         return new GetElementPtrInst(X, ConstantInt::get(Offset));
7429       }
7430     }
7431     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
7432     // struct etc.
7433   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
7434              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
7435     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
7436     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
7437     
7438     // Get the size of the pointee type.
7439     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
7440     
7441     // Convert the constant to intptr type.
7442     APInt Offset = Cst->getValue();
7443     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
7444     
7445     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
7446     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
7447       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
7448       
7449       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
7450                                                             "tmp"), CI);
7451       return new GetElementPtrInst(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
7452     }
7453   }
7454   return 0;
7455 }
7456
7457 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
7458   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
7459   // otherwise just apply the common ones.
7460   Value *Src = CI.getOperand(0);
7461   const Type *SrcTy = Src->getType();
7462   const Type *DestTy = CI.getType();
7463
7464   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
7465     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7466       return Result;
7467   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
7468     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
7469       return I;
7470   } else {
7471     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7472       return Result;
7473   }
7474
7475
7476   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
7477   // be replaced by the operand.
7478   if (DestTy == Src->getType())
7479     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
7480
7481   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
7482     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
7483     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
7484     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
7485     
7486     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
7487     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
7488     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
7489       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
7490         return V;
7491     
7492     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
7493     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
7494     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
7495     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
7496     unsigned NumZeros = 0;
7497     while (SrcElTy != DstElTy && 
7498            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
7499            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
7500       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
7501       ++NumZeros;
7502     }
7503
7504     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
7505     if (SrcElTy == DstElTy) {
7506       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
7507       return new GetElementPtrInst(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
7508                                    ((Instruction*) NULL));
7509     }
7510   }
7511
7512   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
7513     if (SVI->hasOneUse()) {
7514       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
7515       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
7516       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
7517           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() == 
7518                 SVI->getType()->getNumElements()) {
7519         CastInst *Tmp;
7520         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
7521         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
7522         // us to eliminate at least one cast.
7523         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
7524              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
7525             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
7526              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
7527           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7528                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
7529           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
7530                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
7531           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
7532           // know the vector types match #elts.
7533           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
7534         }
7535       }
7536     }
7537   }
7538   return 0;
7539 }
7540
7541 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
7542 ///   %C = or %A, %B
7543 ///   %D = select %cond, %C, %A
7544 /// into:
7545 ///   %C = select %cond, %B, 0
7546 ///   %D = or %A, %C
7547 ///
7548 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
7549 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
7550 /// equal the other incoming value of the select.
7551 ///
7552 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
7553   switch (I->getOpcode()) {
7554   case Instruction::Add:
7555   case Instruction::Mul:
7556   case Instruction::And:
7557   case Instruction::Or:
7558   case Instruction::Xor:
7559     return 3;              // Can fold through either operand.
7560   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
7561   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
7562   case Instruction::LShr:
7563   case Instruction::AShr:
7564     return 1;
7565   default:
7566     return 0;              // Cannot fold
7567   }
7568 }
7569
7570 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
7571 /// function, return the identity constant that goes into the select.
7572 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
7573   switch (I->getOpcode()) {
7574   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
7575   case Instruction::Add:
7576   case Instruction::Sub:
7577   case Instruction::Or:
7578   case Instruction::Xor:
7579   case Instruction::Shl:
7580   case Instruction::LShr:
7581   case Instruction::AShr:
7582     return Constant::getNullValue(I->getType());
7583   case Instruction::And:
7584     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
7585   case Instruction::Mul:
7586     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
7587   }
7588 }
7589
7590 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
7591 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
7592 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
7593                                           Instruction *FI) {
7594   if (TI->getNumOperands() == 1) {
7595     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
7596     // merge.
7597     if (TI->isCast()) {
7598       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
7599         return 0;
7600     } else {
7601       return 0;  // unknown unary op.
7602     }
7603
7604     // Fold this by inserting a select from the input values.
7605     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
7606                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
7607     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7608     return CastInst::create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
7609                             TI->getType());
7610   }
7611
7612   // Only handle binary operators here.
7613   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
7614     return 0;
7615
7616   // Figure out if the operations have any operands in common.
7617   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
7618   bool MatchIsOpZero;
7619   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
7620     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7621     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7622     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7623     MatchIsOpZero = true;
7624   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
7625     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7626     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7627     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7628     MatchIsOpZero = false;
7629   } else if (!TI->isCommutative()) {
7630     return 0;
7631   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
7632     MatchOp  = TI->getOperand(0);
7633     OtherOpT = TI->getOperand(1);
7634     OtherOpF = FI->getOperand(0);
7635     MatchIsOpZero = true;
7636   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
7637     MatchOp  = TI->getOperand(1);
7638     OtherOpT = TI->getOperand(0);
7639     OtherOpF = FI->getOperand(1);
7640     MatchIsOpZero = true;
7641   } else {
7642     return 0;
7643   }
7644
7645   // If we reach here, they do have operations in common.
7646   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
7647                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
7648   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
7649
7650   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
7651     if (MatchIsOpZero)
7652       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
7653     else
7654       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
7655   }
7656   assert(0 && "Shouldn't get here");
7657   return 0;
7658 }
7659
7660 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
7661   Value *CondVal = SI.getCondition();
7662   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
7663   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
7664
7665   // select true, X, Y  -> X
7666   // select false, X, Y -> Y
7667   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
7668     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
7669
7670   // select C, X, X -> X
7671   if (TrueVal == FalseVal)
7672     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7673
7674   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
7675     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7676   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
7677     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7678   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
7679     if (isa<Constant>(TrueVal))
7680       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7681     else
7682       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7683   }
7684
7685   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
7686     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
7687       if (C->getZExtValue()) {
7688         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
7689         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7690       } else {
7691         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
7692         Value *NotCond =
7693           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7694                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7695         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
7696       }
7697     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7698       if (C->getZExtValue() == false) {
7699         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
7700         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7701       } else {
7702         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
7703         Value *NotCond =
7704           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7705                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
7706         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
7707       }
7708     }
7709     
7710     // select a, b, a  -> a&b
7711     // select a, a, b  -> a|b
7712     if (CondVal == TrueVal)
7713       return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
7714     else if (CondVal == FalseVal)
7715       return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
7716   }
7717
7718   // Selecting between two integer constants?
7719   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
7720     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
7721       // select C, 1, 0 -> zext C to int
7722       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
7723         return CastInst::create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
7724       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
7725         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
7726         Value *NotCond =
7727           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
7728                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
7729         return CastInst::create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
7730       }
7731       
7732       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
7733
7734       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
7735
7736         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
7737         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
7738           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
7739             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
7740               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
7741               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
7742               Value *X = IC->getOperand(0);
7743               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7744               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
7745               Instruction *SRA = BinaryOperator::create(Instruction::AShr, X,
7746                                                         ShAmt, "ones");
7747               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
7748               
7749               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
7750               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
7751               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
7752               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7753               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7754               if (SRASize < SISize)
7755                 opc = Instruction::SExt;
7756               else if (SRASize > SISize)
7757                 opc = Instruction::Trunc;
7758               return CastInst::create(opc, SRA, SI.getType());
7759             }
7760           }
7761
7762
7763         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
7764         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
7765         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
7766         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
7767         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
7768           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
7769               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
7770             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
7771               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
7772                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
7773                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
7774                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
7775                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
7776                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
7777                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
7778                 // true or false val is the zero.
7779                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
7780                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7781                 Value *V = ICA;
7782                 if (ShouldNotVal)
7783                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
7784                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
7785                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
7786               }
7787       }
7788     }
7789
7790   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7791   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
7792     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
7793       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7794       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7795         // This is not safe in general for floating point:  
7796         // consider X== -0, Y== +0.
7797         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7798         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7799         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7800               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7801             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7802              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7803         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7804       }
7805       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7806       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7807         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7808       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7809
7810     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
7811       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7812       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
7813         // This is not safe in general for floating point:  
7814         // consider X== -0, Y== +0.
7815         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
7816         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
7817         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
7818               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
7819             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
7820              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
7821           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7822       }
7823       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7824       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
7825         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7826       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7827     }
7828   }
7829
7830   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
7831   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal)) {
7832     if (ICI->getOperand(0) == TrueVal && ICI->getOperand(1) == FalseVal) {
7833       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
7834       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7835         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7836       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
7837       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7838         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7839       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7840
7841     } else if (ICI->getOperand(0) == FalseVal && ICI->getOperand(1) == TrueVal){
7842       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
7843       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
7844         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
7845       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
7846       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
7847         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
7848       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
7849     }
7850   }
7851
7852   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7853     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7854       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
7855         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
7856
7857         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
7858         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
7859           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
7860             return IV;
7861
7862         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
7863         // even legal for FP.
7864         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7865             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7866           AddOp = FI; SubOp = TI;
7867         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
7868                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
7869           AddOp = TI; SubOp = FI;
7870         }
7871
7872         if (AddOp) {
7873           Value *OtherAddOp = 0;
7874           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
7875             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
7876           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
7877             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
7878           }
7879
7880           if (OtherAddOp) {
7881             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
7882             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
7883             Value *NegVal;  // Compute -Z
7884             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
7885               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
7886             } else {
7887               NegVal = InsertNewInstBefore(
7888                     BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
7889             }
7890
7891             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
7892             Value *NewFalseOp = NegVal;
7893             if (AddOp != TI)
7894               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
7895             Instruction *NewSel =
7896               new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
7897
7898             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7899             return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
7900           }
7901         }
7902       }
7903
7904   // See if we can fold the select into one of our operands.
7905   if (SI.getType()->isInteger()) {
7906     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
7907     // transformation we are doing here.
7908     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
7909       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
7910           !isa<Constant>(FalseVal))
7911         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
7912           unsigned OpToFold = 0;
7913           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
7914             OpToFold = 1;
7915           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
7916             OpToFold = 2;
7917           }
7918
7919           if (OpToFold) {
7920             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
7921             Instruction *NewSel =
7922               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
7923             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7924             NewSel->takeName(TVI);
7925             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
7926               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
7927             else {
7928               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7929             }
7930           }
7931         }
7932
7933     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
7934       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
7935           !isa<Constant>(TrueVal))
7936         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
7937           unsigned OpToFold = 0;
7938           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
7939             OpToFold = 1;
7940           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
7941             OpToFold = 2;
7942           }
7943
7944           if (OpToFold) {
7945             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
7946             Instruction *NewSel =
7947               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold));
7948             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
7949             NewSel->takeName(FVI);
7950             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
7951               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
7952             else
7953               assert(0 && "Unknown instruction!!");
7954           }
7955         }
7956   }
7957
7958   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
7959     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
7960     SI.setOperand(1, FalseVal);
7961     SI.setOperand(2, TrueVal);
7962     return &SI;
7963   }
7964
7965   return 0;
7966 }
7967
7968 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
7969 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
7970 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
7971 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
7972 static unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V, TargetData *TD,
7973                                            unsigned PrefAlign = 0) {
7974   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V)) {
7975     unsigned Align = GV->getAlignment();
7976     if (Align == 0 && TD && GV->getType()->getElementType()->isSized()) 
7977       Align = TD->getPrefTypeAlignment(GV->getType()->getElementType());
7978
7979     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
7980     // of the global.
7981     if (PrefAlign > Align && GV->hasInitializer()) {
7982       GV->setAlignment(PrefAlign);
7983       Align = PrefAlign;
7984     }
7985     return Align;
7986   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
7987     unsigned Align = AI->getAlignment();
7988     if (Align == 0 && TD) {
7989       if (isa<AllocaInst>(AI))
7990         Align = TD->getPrefTypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7991       else if (isa<MallocInst>(AI)) {
7992         // Malloc returns maximally aligned memory.
7993         Align = TD->getABITypeAlignment(AI->getType()->getElementType());
7994         Align =
7995           std::max(Align,
7996                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::DoubleTy));
7997         Align =
7998           std::max(Align,
7999                    (unsigned)TD->getABITypeAlignment(Type::Int64Ty));
8000       }
8001     }
8002     
8003     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
8004     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
8005     if (PrefAlign > Align && isa<AllocaInst>(AI)) {
8006       AI->setAlignment(PrefAlign);
8007       Align = PrefAlign;
8008     }
8009     return Align;
8010   } else if (isa<BitCastInst>(V) ||
8011              (isa<ConstantExpr>(V) && 
8012               cast<ConstantExpr>(V)->getOpcode() == Instruction::BitCast)) {
8013     return GetOrEnforceKnownAlignment(cast<User>(V)->getOperand(0),
8014                                       TD, PrefAlign);
8015   } else if (User *GEPI = dyn_castGetElementPtr(V)) {
8016     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8017     bool AllZeroOperands = true;
8018     for (unsigned i = 1, e = GEPI->getNumOperands(); i != e; ++i)
8019       if (!isa<Constant>(GEPI->getOperand(i)) ||
8020           !cast<Constant>(GEPI->getOperand(i))->isNullValue()) {
8021         AllZeroOperands = false;
8022         break;
8023       }
8024
8025     if (AllZeroOperands) {
8026       // Treat this like a bitcast.
8027       return GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0), TD, PrefAlign);
8028     }
8029
8030     unsigned BaseAlignment = GetOrEnforceKnownAlignment(GEPI->getOperand(0),TD);
8031     if (BaseAlignment == 0) return 0;
8032
8033     // Otherwise, if the base alignment is >= the alignment we expect for the
8034     // base pointer type, then we know that the resultant pointer is aligned at
8035     // least as much as its type requires.
8036     if (!TD) return 0;
8037
8038     const Type *BasePtrTy = GEPI->getOperand(0)->getType();
8039     const PointerType *PtrTy = cast<PointerType>(BasePtrTy);
8040     unsigned Align = TD->getABITypeAlignment(PtrTy->getElementType());
8041     if (Align <= BaseAlignment) {
8042       const Type *GEPTy = GEPI->getType();
8043       const PointerType *GEPPtrTy = cast<PointerType>(GEPTy);
8044       Align = std::min(Align, (unsigned)
8045                        TD->getABITypeAlignment(GEPPtrTy->getElementType()));
8046       return Align;
8047     }
8048     return 0;
8049   }
8050   return 0;
8051 }
8052
8053 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
8054   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1), TD);
8055   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2), TD);
8056   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
8057   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
8058
8059   if (CopyAlign < MinAlign) {
8060     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
8061     return MI;
8062   }
8063   
8064   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
8065   // load/store.
8066   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
8067   if (MemOpLength == 0) return 0;
8068   
8069   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
8070   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
8071   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
8072   // case.
8073   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
8074   if (Size == 0 || Size > 8 || (Size&(Size-1)))
8075     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
8076   
8077   // Use an integer load+store unless we can find something better.
8078   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
8079   
8080   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
8081   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
8082   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
8083   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
8084   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
8085   // integer datatype.
8086   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
8087     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
8088     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
8089       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
8090       // down through these levels if so.
8091       while (!SrcETy->isFirstClassType()) {
8092         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
8093           if (STy->getNumElements() == 1)
8094             SrcETy = STy->getElementType(0);
8095           else
8096             break;
8097         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
8098           if (ATy->getNumElements() == 1)
8099             SrcETy = ATy->getElementType();
8100           else
8101             break;
8102         } else
8103           break;
8104       }
8105       
8106       if (SrcETy->isFirstClassType())
8107         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
8108     }
8109   }
8110   
8111   
8112   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
8113   // infer, use it.
8114   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
8115   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
8116   
8117   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
8118   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
8119   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
8120   InsertNewInstBefore(L, *MI);
8121   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
8122
8123   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
8124   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
8125   return MI;
8126 }
8127
8128 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
8129 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
8130 /// the heavy lifting.
8131 ///
8132 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
8133   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
8134   if (!II) return visitCallSite(&CI);
8135   
8136   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
8137   // visitCallSite.
8138   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
8139     bool Changed = false;
8140
8141     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
8142     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
8143       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
8144
8145       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
8146         if (CI->getZExtValue() == 1) {
8147           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
8148           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
8149           // alignment is sufficient.
8150         }
8151     }
8152
8153     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
8154     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
8155     // into a call to memcpy.
8156     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
8157       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
8158         if (GVSrc->isConstant()) {
8159           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
8160           Intrinsic::ID MemCpyID;
8161           if (CI.getOperand(3)->getType() == Type::Int32Ty)
8162             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i32;
8163           else
8164             MemCpyID = Intrinsic::memcpy_i64;
8165           CI.setOperand(0, Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID));
8166           Changed = true;
8167         }
8168     }
8169
8170     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
8171     // set, update the alignment.
8172     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
8173       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
8174         return I;
8175     } else if (isa<MemSetInst>(MI)) {
8176       unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest(), TD);
8177       if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
8178         MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
8179         Changed = true;
8180       }
8181     }
8182           
8183     if (Changed) return II;
8184   } else {
8185     switch (II->getIntrinsicID()) {
8186     default: break;
8187     case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
8188     case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
8189     case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
8190     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
8191     case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
8192       // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
8193       // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
8194       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
8195         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
8196                                          PointerType::getUnqual(II->getType()),
8197                                          CI);
8198         return new LoadInst(Ptr);
8199       }
8200       break;
8201     case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
8202     case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
8203       // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
8204       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), TD, 16) >= 16) {
8205         const Type *OpPtrTy = 
8206           PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
8207         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
8208         return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
8209       }
8210       break;
8211     case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
8212     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
8213     case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
8214     case Intrinsic::x86_sse2_storel_dq:
8215       // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
8216       if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), TD, 16) >= 16) {
8217         const Type *OpPtrTy = 
8218           PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
8219         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
8220         return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
8221       }
8222       break;
8223       
8224     case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
8225       // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
8226       // we can simplify the input based on that, do so now.
8227       uint64_t UndefElts;
8228       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
8229                                                 UndefElts)) {
8230         II->setOperand(1, V);
8231         return II;
8232       }
8233       break;
8234     }
8235       
8236     case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
8237       // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
8238       if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
8239         assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
8240         
8241         // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
8242         bool AllEltsOk = true;
8243         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8244           if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
8245               !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
8246             AllEltsOk = false;
8247             break;
8248           }
8249         }
8250         
8251         if (AllEltsOk) {
8252           // Cast the input vectors to byte vectors.
8253           Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
8254           Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
8255           Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
8256           
8257           // Only extract each element once.
8258           Value *ExtractedElts[32];
8259           memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
8260           
8261           for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
8262             if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
8263               continue;
8264             unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
8265             Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
8266             
8267             if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
8268               Instruction *Elt = 
8269                 new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
8270               InsertNewInstBefore(Elt, CI);
8271               ExtractedElts[Idx] = Elt;
8272             }
8273           
8274             // Insert this value into the result vector.
8275             Result = new InsertElementInst(Result, ExtractedElts[Idx], i,"tmp");
8276             InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
8277           }
8278           return CastInst::create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
8279         }
8280       }
8281       break;
8282
8283     case Intrinsic::stackrestore: {
8284       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
8285       // happen when variable allocas are DCE'd.
8286       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
8287         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
8288           BasicBlock::iterator BI = SS;
8289           if (&*++BI == II)
8290             return EraseInstFromFunction(CI);
8291         }
8292       }
8293       
8294       // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
8295       // same block without an intervening call/alloca.
8296       BasicBlock::iterator BI = II;
8297       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
8298       bool CannotRemove = false;
8299       for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
8300         if (isa<AllocaInst>(BI)) {
8301           CannotRemove = true;
8302           break;
8303         }
8304         if (isa<CallInst>(BI)) {
8305           if (!isa<IntrinsicInst>(BI)) {
8306             CannotRemove = true;
8307             break;
8308           }
8309           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
8310           return EraseInstFromFunction(CI);
8311         }
8312       }
8313       
8314       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
8315       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
8316       if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
8317         return EraseInstFromFunction(CI);
8318       break;
8319     }
8320     }
8321   }
8322
8323   return visitCallSite(II);
8324 }
8325
8326 // InvokeInst simplification
8327 //
8328 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
8329   return visitCallSite(&II);
8330 }
8331
8332 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
8333 //
8334 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
8335   bool Changed = false;
8336
8337   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
8338   // to the arguments of the call/invoke.
8339   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
8340
8341   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8342
8343   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
8344     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
8345       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
8346       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
8347       // be unreachable, as the call is undefined.
8348       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8349                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
8350                                     OldCall);
8351       if (!OldCall->use_empty())
8352         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
8353       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
8354         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
8355       return 0;
8356     }
8357
8358   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
8359     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
8360     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
8361     // that we can't modify the CFG here.
8362     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
8363                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
8364                   CS.getInstruction());
8365
8366     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
8367       CS.getInstruction()->
8368         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
8369
8370     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
8371       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
8372       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8373                      ConstantInt::getTrue(), II);
8374     }
8375     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
8376   }
8377
8378   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
8379     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
8380       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
8381         return transformCallThroughTrampoline(CS);
8382
8383   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8384   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8385   if (FTy->isVarArg()) {
8386     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
8387     // the call.
8388     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
8389            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
8390       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
8391         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
8392         // area, we can eliminate the use of the cast.
8393         Value *Op = CI->getOperand(0);
8394         if (CI->isLosslessCast()) {
8395           *I = Op;
8396           Changed = true;
8397         }
8398       }
8399   }
8400
8401   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
8402     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
8403     CS.setDoesNotThrow();
8404     Changed = true;
8405   }
8406
8407   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
8408 }
8409
8410 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
8411 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
8412 //
8413 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
8414   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
8415   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
8416   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
8417       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
8418     return false;
8419   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
8420   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8421   const PAListPtr &CallerPAL = CS.getParamAttrs();
8422
8423   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
8424   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
8425   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
8426   //
8427   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
8428   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
8429
8430   if (isa<StructType>(FT->getReturnType()))
8431     return false; // TODO: Handle multiple return values.
8432
8433   // Check to see if we are changing the return type...
8434   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
8435     if (Callee->isDeclaration() && !Caller->use_empty() && 
8436         // Conversion is ok if changing from pointer to int of same size.
8437         !(isa<PointerType>(FT->getReturnType()) &&
8438           TD->getIntPtrType() == OldRetTy))
8439       return false;   // Cannot transform this return value.
8440
8441     if (!Caller->use_empty() &&
8442         // void -> non-void is handled specially
8443         FT->getReturnType() != Type::VoidTy &&
8444         !CastInst::isCastable(FT->getReturnType(), OldRetTy))
8445       return false;   // Cannot transform this return value.
8446
8447     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
8448       ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
8449       if (RAttrs & ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType()))
8450         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8451     }
8452
8453     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
8454     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
8455     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
8456     // the critical edge).  Bail out in this case.
8457     if (!Caller->use_empty())
8458       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
8459         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
8460              UI != E; ++UI)
8461           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
8462             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
8463                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
8464               return false;
8465   }
8466
8467   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
8468   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
8469
8470   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
8471   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
8472     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8473     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
8474
8475     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
8476       return false;   // Cannot transform this parameter value.
8477
8478     if (CallerPAL.getParamAttrs(i + 1) & ParamAttr::typeIncompatible(ParamTy))
8479       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
8480
8481     ConstantInt *c = dyn_cast<ConstantInt>(*AI);
8482     // Some conversions are safe even if we do not have a body.
8483     // Either we can cast directly, or we can upconvert the argument
8484     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
8485       (isa<PointerType>(ParamTy) && isa<PointerType>(ActTy)) ||
8486       (ParamTy->isInteger() && ActTy->isInteger() &&
8487        ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()) ||
8488       (c && ParamTy->getPrimitiveSizeInBits() >= ActTy->getPrimitiveSizeInBits()
8489        && c->getValue().isStrictlyPositive());
8490     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
8491   }
8492
8493   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
8494       Callee->isDeclaration())
8495     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
8496
8497   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
8498       !CallerPAL.isEmpty())
8499     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
8500     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
8501     // that are compatible with being a vararg call argument.
8502     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
8503       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
8504         break;
8505       ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
8506       if (PAttrs & ParamAttr::VarArgsIncompatible)
8507         return false;
8508     }
8509
8510   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
8511   // inserting cast instructions as necessary...
8512   std::vector<Value*> Args;
8513   Args.reserve(NumActualArgs);
8514   SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> attrVec;
8515   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
8516
8517   // Get any return attributes.
8518   ParameterAttributes RAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(0);
8519
8520   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
8521   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
8522   RAttrs &= ~ParamAttr::typeIncompatible(FT->getReturnType());
8523
8524   // Add the new return attributes.
8525   if (RAttrs)
8526     attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, RAttrs));
8527
8528   AI = CS.arg_begin();
8529   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
8530     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
8531     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
8532       Args.push_back(*AI);
8533     } else {
8534       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
8535           false, ParamTy, false);
8536       CastInst *NewCast = CastInst::create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
8537       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
8538     }
8539
8540     // Add any parameter attributes.
8541     if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
8542       attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8543   }
8544
8545   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
8546   // now...
8547   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
8548     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
8549
8550   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
8551   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
8552     if (!FT->isVarArg()) {
8553       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
8554            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
8555     } else {
8556       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
8557       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
8558         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
8559         if (PTy != (*AI)->getType()) {
8560           // Must promote to pass through va_arg area!
8561           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
8562                                                                 PTy, false);
8563           Instruction *Cast = CastInst::create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
8564           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
8565           Args.push_back(Cast);
8566         } else {
8567           Args.push_back(*AI);
8568         }
8569
8570         // Add any parameter attributes.
8571         if (ParameterAttributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttrs(i + 1))
8572           attrVec.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
8573       }
8574     }
8575   }
8576
8577   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
8578     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
8579
8580   const PAListPtr &NewCallerPAL = PAListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
8581
8582   Instruction *NC;
8583   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8584     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8585                         Args.begin(), Args.end(), Caller->getName(), Caller);
8586     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8587     cast<InvokeInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8588   } else {
8589     NC = new CallInst(Callee, Args.begin(), Args.end(),
8590                       Caller->getName(), Caller);
8591     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
8592     if (CI->isTailCall())
8593       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
8594     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
8595     cast<CallInst>(NC)->setParamAttrs(NewCallerPAL);
8596   }
8597
8598   // Insert a cast of the return type as necessary.
8599   Value *NV = NC;
8600   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
8601     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
8602       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
8603                                                             OldRetTy, false);
8604       NV = NC = CastInst::create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
8605
8606       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
8607       // non-phi, instruction in the normal successor block.
8608       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8609         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
8610         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
8611         InsertNewInstBefore(NC, *I);
8612       } else {
8613         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
8614         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
8615       }
8616       AddUsersToWorkList(*Caller);
8617     } else {
8618       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
8619     }
8620   }
8621
8622   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8623     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
8624   Caller->eraseFromParent();
8625   RemoveFromWorkList(Caller);
8626   return true;
8627 }
8628
8629 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
8630 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
8631 //
8632 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
8633   Value *Callee = CS.getCalledValue();
8634   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
8635   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
8636   const PAListPtr &Attrs = CS.getParamAttrs();
8637
8638   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
8639   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
8640   if (Attrs.hasAttrSomewhere(ParamAttr::Nest))
8641     return 0;
8642
8643   IntrinsicInst *Tramp =
8644     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
8645
8646   Function *NestF =
8647     cast<Function>(IntrinsicInst::StripPointerCasts(Tramp->getOperand(2)));
8648   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
8649   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
8650
8651   const PAListPtr &NestAttrs = NestF->getParamAttrs();
8652   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
8653     unsigned NestIdx = 1;
8654     const Type *NestTy = 0;
8655     ParameterAttributes NestAttr = ParamAttr::None;
8656
8657     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
8658     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
8659          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
8660       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, ParamAttr::Nest)) {
8661         // Record the parameter type and any other attributes.
8662         NestTy = *I;
8663         NestAttr = NestAttrs.getParamAttrs(NestIdx);
8664         break;
8665       }
8666
8667     if (NestTy) {
8668       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
8669       std::vector<Value*> NewArgs;
8670       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
8671
8672       SmallVector<ParamAttrsWithIndex, 8> NewAttrs;
8673       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
8674
8675       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
8676       // mean appending it.  Likewise for attributes.
8677
8678       // Add any function result attributes.
8679       if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(0))
8680         NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(0, Attr));
8681
8682       {
8683         unsigned Idx = 1;
8684         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
8685         do {
8686           if (Idx == NestIdx) {
8687             // Add the chain argument and attributes.
8688             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
8689             if (NestVal->getType() != NestTy)
8690               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
8691             NewArgs.push_back(NestVal);
8692             NewAttrs.push_back(ParamAttrsWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
8693           }
8694
8695           if (I == E)
8696             break;
8697
8698           // Add the original argument and attributes.
8699           NewArgs.push_back(*I);
8700           if (ParameterAttributes Attr = Attrs.getParamAttrs(Idx))
8701             NewAttrs.push_back
8702               (ParamAttrsWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
8703
8704           ++Idx, ++I;
8705         } while (1);
8706       }
8707
8708       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
8709       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
8710       // with the chain parameter inserted.
8711
8712       std::vector<const Type*> NewTypes;
8713       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
8714
8715       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
8716       // mean appending it.
8717       {
8718         unsigned Idx = 1;
8719         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
8720           E = FTy->param_end();
8721
8722         do {
8723           if (Idx == NestIdx)
8724             // Add the chain's type.
8725             NewTypes.push_back(NestTy);
8726
8727           if (I == E)
8728             break;
8729
8730           // Add the original type.
8731           NewTypes.push_back(*I);
8732
8733           ++Idx, ++I;
8734         } while (1);
8735       }
8736
8737       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
8738       // code sort out any function type mismatches.
8739       FunctionType *NewFTy =
8740         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
8741       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
8742         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
8743       const PAListPtr &NewPAL = PAListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
8744
8745       Instruction *NewCaller;
8746       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
8747         NewCaller = new InvokeInst(NewCallee,
8748                                    II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
8749                                    NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8750                                    Caller->getName(), Caller);
8751         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
8752         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8753       } else {
8754         NewCaller = new CallInst(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
8755                                  Caller->getName(), Caller);
8756         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
8757           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
8758         cast<CallInst>(NewCaller)->
8759           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
8760         cast<CallInst>(NewCaller)->setParamAttrs(NewPAL);
8761       }
8762       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
8763         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
8764       Caller->eraseFromParent();
8765       RemoveFromWorkList(Caller);
8766       return 0;
8767     }
8768   }
8769
8770   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
8771   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
8772   // code sort out any function type mismatches.
8773   Constant *NewCallee =
8774     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
8775   CS.setCalledFunction(NewCallee);
8776   return CS.getInstruction();
8777 }
8778
8779 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
8780 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
8781 /// and a single binop.
8782 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8783   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8784   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
8785          isa<CmpInst>(FirstInst));
8786   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
8787   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
8788   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
8789     
8790   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
8791   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
8792   
8793   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
8794   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
8795   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
8796     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8797     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
8798         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
8799         // types or GEP's with different index types.
8800         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
8801         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
8802       return 0;
8803
8804     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
8805     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
8806       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
8807           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
8808         return 0;
8809     
8810     // Keep track of which operand needs a phi node.
8811     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
8812     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
8813   }
8814   
8815   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
8816
8817   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
8818   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
8819   // hide them behind a phi.
8820   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
8821     return 0;
8822   
8823   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
8824   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
8825   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
8826   if (LHSVal == 0) {
8827     NewLHS = new PHINode(LHSType, FirstInst->getOperand(0)->getName()+".pn");
8828     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8829     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
8830     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
8831     LHSVal = NewLHS;
8832   }
8833   
8834   if (RHSVal == 0) {
8835     NewRHS = new PHINode(RHSType, FirstInst->getOperand(1)->getName()+".pn");
8836     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8837     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
8838     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
8839     RHSVal = NewRHS;
8840   }
8841   
8842   // Add all operands to the new PHIs.
8843   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8844     if (NewLHS) {
8845       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8846       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
8847     }
8848     if (NewRHS) {
8849       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
8850       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
8851     }
8852   }
8853     
8854   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8855     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
8856   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8857     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
8858                            RHSVal);
8859   else {
8860     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
8861     return new GetElementPtrInst(LHSVal, RHSVal);
8862   }
8863 }
8864
8865 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
8866 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
8867 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
8868 /// block it is in.
8869 ///
8870 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
8871 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
8872 /// to a register.
8873 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
8874   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
8875   
8876   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
8877     if (BBI->mayWriteToMemory())
8878       return false;
8879   
8880   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
8881   // profitable to do this xform.
8882   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
8883     bool isAddressTaken = false;
8884     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
8885          UI != E; ++UI) {
8886       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
8887       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
8888         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
8889         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
8890       }
8891       isAddressTaken = true;
8892       break;
8893     }
8894     
8895     if (!isAddressTaken)
8896       return false;
8897   }
8898   
8899   return true;
8900 }
8901
8902
8903 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
8904 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
8905 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
8906 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
8907   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
8908
8909   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
8910   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
8911   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
8912   // code size and simplifying code.
8913   Constant *ConstantOp = 0;
8914   const Type *CastSrcTy = 0;
8915   bool isVolatile = false;
8916   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
8917     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
8918   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
8919     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
8920     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
8921     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
8922     if (ConstantOp == 0)
8923       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8924   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
8925     isVolatile = LI->isVolatile();
8926     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
8927     // load and the PHI.
8928     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
8929         !isSafeToSinkLoad(LI))
8930       return 0;
8931   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
8932     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
8933       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
8934     // Can't handle general GEPs yet.
8935     return 0;
8936   } else {
8937     return 0;  // Cannot fold this operation.
8938   }
8939
8940   // Check to see if all arguments are the same operation.
8941   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8942     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
8943     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
8944     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
8945       return 0;
8946     if (CastSrcTy) {
8947       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
8948         return 0;  // Cast operation must match.
8949     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
8950       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
8951       // the load and the PHI.
8952       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
8953           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
8954           !isSafeToSinkLoad(LI))
8955         return 0;
8956     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
8957       return 0;
8958     }
8959   }
8960
8961   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
8962   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
8963   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
8964                                PN.getName()+".in");
8965   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
8966
8967   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
8968   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
8969
8970   // Add all operands to the new PHI.
8971   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
8972     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
8973     if (NewInVal != InVal)
8974       InVal = 0;
8975     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
8976   }
8977
8978   Value *PhiVal;
8979   if (InVal) {
8980     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
8981     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
8982     PhiVal = InVal;
8983     delete NewPN;
8984   } else {
8985     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
8986     PhiVal = NewPN;
8987   }
8988
8989   // Insert and return the new operation.
8990   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
8991     return CastInst::create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
8992   else if (isa<LoadInst>(FirstInst))
8993     return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
8994   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
8995     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
8996   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
8997     return CmpInst::create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
8998                            PhiVal, ConstantOp);
8999   else
9000     assert(0 && "Unknown operation");
9001   return 0;
9002 }
9003
9004 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
9005 /// that is dead.
9006 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
9007                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
9008   if (PN->use_empty()) return true;
9009   if (!PN->hasOneUse()) return false;
9010
9011   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
9012   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
9013     return true;
9014   
9015   // Don't scan crazily complex things.
9016   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
9017     return false;
9018
9019   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
9020     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
9021
9022   return false;
9023 }
9024
9025 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
9026 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
9027 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9028 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
9029                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
9030   // See if we already saw this PHI node.
9031   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
9032     return true;
9033   
9034   // Don't scan crazily complex things.
9035   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
9036     return false;
9037  
9038   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
9039   // the value.
9040   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9041     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
9042     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
9043       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9044         return false;
9045     } else if (Op != NonPhiInVal)
9046       return false;
9047   }
9048   
9049   return true;
9050 }
9051
9052
9053 // PHINode simplification
9054 //
9055 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
9056   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
9057   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
9058   
9059   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
9060     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
9061
9062   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
9063   // reducing code size.
9064   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
9065       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
9066     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
9067       return Result;
9068
9069   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
9070   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
9071   // PHI)... break the cycle.
9072   if (PN.hasOneUse()) {
9073     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
9074     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
9075       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
9076       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
9077       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
9078         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9079     }
9080    
9081     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
9082     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
9083     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
9084     // common case here is good because the only other things that catch this
9085     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
9086     // late.
9087     if (PHIUser->hasOneUse() &&
9088         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
9089         PHIUser->use_back() == &PN) {
9090       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
9091     }
9092   }
9093
9094   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
9095   // same value, for example:
9096   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
9097   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
9098   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
9099   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
9100   {
9101     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
9102     // Scan for the first non-phi operand.
9103     while (InValNo != NumOperandVals && 
9104            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
9105       ++InValNo;
9106
9107     if (InValNo != NumOperandVals) {
9108       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
9109       
9110       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
9111       // there is no need to recursively scan other phis.
9112       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
9113         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
9114         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
9115           break;
9116       }
9117       
9118       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
9119       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
9120       // the value.
9121       if (InValNo == NumOperandVals) {
9122         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
9123         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
9124           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
9125       }
9126     }
9127   }
9128   return 0;
9129 }
9130
9131 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
9132                                    Instruction *InsertPoint,
9133                                    InstCombiner *IC) {
9134   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
9135   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
9136   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
9137   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
9138   // used for address computation.
9139   Instruction::CastOps opcode = 
9140      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
9141       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
9142   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
9143 }
9144
9145
9146 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
9147   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
9148   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
9149   // If so, eliminate the noop.
9150   if (GEP.getNumOperands() == 1)
9151     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9152
9153   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
9154     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
9155
9156   bool HasZeroPointerIndex = false;
9157   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
9158     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
9159
9160   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
9161     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
9162
9163   // Eliminate unneeded casts for indices.
9164   bool MadeChange = false;
9165   
9166   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
9167   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
9168     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
9169       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
9170         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
9171             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
9172           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
9173           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
9174           // is a 32-bit pointer target.
9175           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
9176             MadeChange = true;
9177             GEP.setOperand(i, CI->getOperand(0));
9178           }
9179         }
9180       }
9181       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
9182       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
9183       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
9184       // obvious.
9185       Value *Op = GEP.getOperand(i);
9186       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
9187         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9188           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType()));
9189           MadeChange = true;
9190         } else {
9191           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
9192                                 GEP);
9193           GEP.setOperand(i, Op);
9194           MadeChange = true;
9195         }
9196       }
9197     }
9198   }
9199   if (MadeChange) return &GEP;
9200
9201   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
9202   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
9203   // real input to the dest type.
9204   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
9205     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
9206       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
9207       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
9208       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
9209         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
9210         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
9211           if (I != BCI) {
9212             I->takeName(BCI);
9213             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
9214             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
9215           }
9216           return &GEP;
9217         }
9218       }
9219       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
9220     }
9221   }
9222   
9223   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
9224   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
9225   // getelementptr instructions into a single instruction.
9226   //
9227   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
9228   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
9229     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
9230
9231   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
9232     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
9233     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
9234     // avoids us creating a TON of code in some cases.
9235     //
9236     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
9237         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
9238       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
9239
9240     SmallVector<Value*, 8> Indices;
9241
9242     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
9243     bool EndsWithSequential = false;
9244     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
9245            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
9246       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
9247
9248     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
9249     if (EndsWithSequential) {
9250       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
9251       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
9252       //
9253       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
9254       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
9255         Sum = GO1;
9256       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
9257         Sum = SO1;
9258       } else {
9259         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
9260         // target's pointer size.
9261         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
9262           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
9263             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
9264           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
9265             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
9266           } else {
9267             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
9268             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
9269               // Convert GO1 to SO1's type.
9270               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
9271
9272             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
9273               // Convert SO1 to GO1's type.
9274               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
9275             } else {
9276               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
9277               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
9278               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
9279             }
9280           }
9281         }
9282         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
9283           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
9284         else {
9285           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
9286           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
9287         }
9288       }
9289
9290       // Recycle the GEP we already have if possible.
9291       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
9292         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
9293         GEP.setOperand(1, Sum);
9294         return &GEP;
9295       } else {
9296         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9297                        SrcGEPOperands.end()-1);
9298         Indices.push_back(Sum);
9299         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
9300       }
9301     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
9302                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
9303                SrcGEPOperands.size() != 1) {
9304       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
9305       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
9306                      SrcGEPOperands.end());
9307       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
9308     }
9309
9310     if (!Indices.empty())
9311       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
9312                                    Indices.end(), GEP.getName());
9313
9314   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
9315     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
9316     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
9317
9318     // Scan for nonconstants...
9319     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
9320     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
9321     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
9322       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
9323
9324     if (I == E) {  // If they are all constants...
9325       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
9326                                                     &Indices[0],Indices.size());
9327
9328       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
9329       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
9330     }
9331   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
9332     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
9333       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
9334     } else if (HasZeroPointerIndex) {
9335       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
9336       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
9337       //
9338       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
9339       //
9340       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
9341       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
9342       if (const ArrayType *XATy =
9343           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
9344         if (const ArrayType *CATy =
9345             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
9346           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
9347             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
9348             // to an array of the same type as the destination pointer
9349             // array.  Because the array type is never stepped over (there
9350             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
9351             GEP.setOperand(0, X);
9352             return &GEP;
9353           }
9354     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
9355       // Transform things like:
9356       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
9357       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
9358       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
9359       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
9360       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
9361           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
9362           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
9363         Value *Idx[2];
9364         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9365         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
9366         Value *V = InsertNewInstBefore(
9367                new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
9368         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
9369         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
9370       }
9371       
9372       // Transform things like:
9373       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
9374       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
9375       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
9376       
9377       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
9378         uint64_t ArrayEltSize =
9379             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
9380         
9381         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
9382         // allow either a mul, shift, or constant here.
9383         Value *NewIdx = 0;
9384         ConstantInt *Scale = 0;
9385         if (ArrayEltSize == 1) {
9386           NewIdx = GEP.getOperand(1);
9387           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
9388         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
9389           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
9390           Scale = CI;
9391         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
9392           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
9393               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9394             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9395             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
9396             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
9397             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9398           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
9399                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
9400             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
9401             NewIdx = Inst->getOperand(0);
9402           }
9403         }
9404         
9405         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
9406         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
9407         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
9408         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
9409         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
9410             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
9411           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
9412                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
9413           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
9414             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
9415                                                        false /*ZExt*/);
9416             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
9417             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
9418           }
9419
9420           // Insert the new GEP instruction.
9421           Value *Idx[2];
9422           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9423           Idx[1] = NewIdx;
9424           Instruction *NewGEP =
9425             new GetElementPtrInst(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
9426           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
9427           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
9428           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
9429         }
9430       }
9431     }
9432   }
9433
9434   return 0;
9435 }
9436
9437 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
9438   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
9439   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
9440     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
9441       const Type *NewTy = 
9442         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
9443       AllocationInst *New = 0;
9444
9445       // Create and insert the replacement instruction...
9446       if (isa<MallocInst>(AI))
9447         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9448       else {
9449         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
9450         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
9451       }
9452
9453       InsertNewInstBefore(New, AI);
9454
9455       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
9456       // allocas if possible...
9457       //
9458       BasicBlock::iterator It = New;
9459       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
9460
9461       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
9462       // insert our getelementptr instruction...
9463       //
9464       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9465       Value *Idx[2];
9466       Idx[0] = NullIdx;
9467       Idx[1] = NullIdx;
9468       Value *V = new GetElementPtrInst(New, Idx, Idx + 2,
9469                                        New->getName()+".sub", It);
9470
9471       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
9472       // allocation.
9473       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
9474     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
9475       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9476     }
9477   }
9478
9479   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
9480   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
9481   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
9482   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
9483       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
9484     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
9485
9486   return 0;
9487 }
9488
9489 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
9490   Value *Op = FI.getOperand(0);
9491
9492   // free undef -> unreachable.
9493   if (isa<UndefValue>(Op)) {
9494     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
9495     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9496                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
9497     return EraseInstFromFunction(FI);
9498   }
9499   
9500   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
9501   // when lots of inlining happens.
9502   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
9503     return EraseInstFromFunction(FI);
9504   
9505   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
9506   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
9507     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
9508     return &FI;
9509   }
9510   
9511   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
9512   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9513     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
9514       AddToWorkList(GEPI);
9515       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
9516       return &FI;
9517     }
9518   }
9519   
9520   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
9521   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
9522     if (MI->hasOneUse()) {
9523       EraseInstFromFunction(FI);
9524       return EraseInstFromFunction(*MI);
9525     }
9526
9527   return 0;
9528 }
9529
9530
9531 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
9532 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
9533                                         const TargetData *TD) {
9534   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
9535   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9536
9537   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
9538     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
9539     // directly if string length is small enough.
9540     const std::string &Str = CE->getOperand(0)->getStringValue();
9541     if (!Str.empty()) {
9542       unsigned len = Str.length();
9543       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
9544       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
9545       // Replace LI with immediate integer store.
9546       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
9547         APInt StrVal(numBits, 0);
9548         APInt SingleChar(numBits, 0);
9549         if (TD->isLittleEndian()) {
9550           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
9551             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9552             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9553           }
9554         } else {
9555           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
9556             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
9557             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9558           }
9559           // Append NULL at the end.
9560           SingleChar = 0;
9561           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
9562         }
9563         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
9564         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
9565       }
9566     }
9567   }
9568
9569   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9570   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9571     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9572
9573     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
9574          isa<VectorType>(DestPTy)) {
9575       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9576       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9577       // constants.
9578       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9579         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9580           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9581             Value *Idxs[2];
9582             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9583             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9584             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9585             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9586           }
9587
9588       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
9589             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
9590           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
9591           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
9592           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
9593           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9594                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9595
9596         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9597         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
9598         // the result of the loaded value.
9599         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
9600                                                              CI->getName(),
9601                                                          LI.isVolatile()),LI);
9602         // Now cast the result of the load.
9603         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
9604       }
9605     }
9606   }
9607   return 0;
9608 }
9609
9610 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
9611 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
9612 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
9613 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
9614 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
9615   // If it is an alloca it is always safe to load from.
9616   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
9617
9618   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
9619   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
9620     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
9621     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
9622
9623   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
9624   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
9625   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
9626   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
9627   // the load entirely).
9628   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
9629
9630   while (BBI != E) {
9631     --BBI;
9632
9633     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9634       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
9635     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9636       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
9637
9638   }
9639   return false;
9640 }
9641
9642 /// GetUnderlyingObject - Trace through a series of getelementptrs and bitcasts
9643 /// until we find the underlying object a pointer is referring to or something
9644 /// we don't understand.  Note that the returned pointer may be offset from the
9645 /// input, because we ignore GEP indices.
9646 static Value *GetUnderlyingObject(Value *Ptr) {
9647   while (1) {
9648     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr)) {
9649       if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast ||
9650           CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
9651         Ptr = CE->getOperand(0);
9652       else
9653         return Ptr;
9654     } else if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(Ptr)) {
9655       Ptr = BCI->getOperand(0);
9656     } else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr)) {
9657       Ptr = GEP->getOperand(0);
9658     } else {
9659       return Ptr;
9660     }
9661   }
9662 }
9663
9664 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
9665   Value *Op = LI.getOperand(0);
9666
9667   // Attempt to improve the alignment.
9668   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op, TD);
9669   if (KnownAlign > LI.getAlignment())
9670     LI.setAlignment(KnownAlign);
9671
9672   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
9673   if (isa<CastInst>(Op))
9674     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9675       return Res;
9676
9677   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
9678   if (LI.isVolatile()) return 0;
9679   
9680   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
9681     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
9682     // If the instruction immediately before this is a store to the same
9683     // address, do a simple form of store->load forwarding.
9684     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
9685       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
9686         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
9687     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
9688       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
9689         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
9690   }
9691
9692   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
9693     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
9694     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9695     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
9696         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
9697       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9698       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9699       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9700       // CFG.
9701       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9702                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9703       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9704     }
9705   } 
9706
9707   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
9708     // load null/undef -> undef
9709     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
9710     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
9711         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
9712       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
9713       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
9714       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
9715       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9716                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9717       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9718     }
9719
9720     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
9721     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
9722       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9723         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
9724
9725     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
9726     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
9727       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
9728         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
9729           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
9730             if (Constant *V = 
9731                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
9732               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
9733         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
9734           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
9735           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
9736           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
9737           // CFG.
9738           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
9739                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
9740           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9741         }
9742
9743       } else if (CE->isCast()) {
9744         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
9745           return Res;
9746       }
9747     }
9748   }
9749     
9750   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
9751   // is all undef or zero, we know what it loads.
9752   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(GetUnderlyingObject(Op))) {
9753     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
9754       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
9755         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
9756       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
9757         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
9758     }
9759   }
9760
9761   if (Op->hasOneUse()) {
9762     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
9763     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
9764     // exposes redundancy in the code.
9765     //
9766     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
9767     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
9768     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
9769     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
9770     // unconditionally.
9771     //
9772     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
9773       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
9774       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
9775           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
9776         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
9777                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
9778         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
9779                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
9780         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
9781       }
9782
9783       // load (select (cond, null, P)) -> load P
9784       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
9785         if (C->isNullValue()) {
9786           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
9787           return &LI;
9788         }
9789
9790       // load (select (cond, P, null)) -> load P
9791       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
9792         if (C->isNullValue()) {
9793           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
9794           return &LI;
9795         }
9796     }
9797   }
9798   return 0;
9799 }
9800
9801 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
9802 /// when possible.
9803 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
9804   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
9805   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
9806
9807   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9808   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
9809     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9810
9811     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
9812       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
9813       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
9814       // constants.
9815       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
9816         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
9817           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
9818             Value* Idxs[2];
9819             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
9820             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
9821             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
9822             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
9823           }
9824
9825       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
9826           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
9827                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
9828
9829         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
9830         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
9831         // the store, cast the value to be stored.
9832         Value *NewCast;
9833         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
9834         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
9835         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
9836         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
9837         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
9838           if (CastSrcTy->isInteger())
9839             opcode = Instruction::IntToPtr;
9840         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
9841           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
9842             opcode = Instruction::PtrToInt;
9843         }
9844         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
9845           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
9846         else
9847           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
9848             CastInst::create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
9849             SI);
9850         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
9851       }
9852     }
9853   }
9854   return 0;
9855 }
9856
9857 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
9858   Value *Val = SI.getOperand(0);
9859   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
9860
9861   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
9862     EraseInstFromFunction(SI);
9863     ++NumCombined;
9864     return 0;
9865   }
9866   
9867   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
9868   // alloca dead.
9869   if (Ptr->hasOneUse()) {
9870     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
9871       EraseInstFromFunction(SI);
9872       ++NumCombined;
9873       return 0;
9874     }
9875     
9876     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
9877       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
9878           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
9879         EraseInstFromFunction(SI);
9880         ++NumCombined;
9881         return 0;
9882       }
9883   }
9884
9885   // Attempt to improve the alignment.
9886   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr, TD);
9887   if (KnownAlign > SI.getAlignment())
9888     SI.setAlignment(KnownAlign);
9889
9890   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
9891   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
9892   // situation often occurs with bitfield accesses.
9893   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
9894   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
9895        --ScanInsts) {
9896     --BBI;
9897     
9898     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
9899       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
9900       if (!PrevSI->isVolatile() && PrevSI->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
9901         ++NumDeadStore;
9902         ++BBI;
9903         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
9904         continue;
9905       }
9906       break;
9907     }
9908     
9909     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
9910     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
9911     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
9912     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
9913       if (LI == Val && LI->getOperand(0) == Ptr && !SI.isVolatile()) {
9914         EraseInstFromFunction(SI);
9915         ++NumCombined;
9916         return 0;
9917       }
9918       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
9919       // may not be dead.
9920       break;
9921     }
9922     
9923     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
9924     if (BBI->mayWriteToMemory())
9925       break;
9926   }
9927   
9928   
9929   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
9930
9931   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
9932   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
9933     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
9934       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
9935       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
9936         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
9937       ++NumCombined;
9938     }
9939     return 0;  // Do not modify these!
9940   }
9941
9942   // store undef, Ptr -> noop
9943   if (isa<UndefValue>(Val)) {
9944     EraseInstFromFunction(SI);
9945     ++NumCombined;
9946     return 0;
9947   }
9948
9949   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
9950   // source instead.
9951   if (isa<CastInst>(Ptr))
9952     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9953       return Res;
9954   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
9955     if (CE->isCast())
9956       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
9957         return Res;
9958
9959   
9960   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
9961   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
9962   BBI = &SI; ++BBI;
9963   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
9964     if (BI->isUnconditional())
9965       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
9966         return 0;  // xform done!
9967   
9968   return 0;
9969 }
9970
9971 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
9972 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
9973 /// into a phi node with a store in the successor.
9974 ///
9975 /// Simplify things like:
9976 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
9977 /// into a phi node with a store in the successor.
9978 ///
9979 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
9980   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
9981   
9982   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
9983   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
9984   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
9985   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
9986   
9987   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
9988   // the other predecessor.
9989   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
9990   BasicBlock *OtherBB = 0;
9991   if (*PI != StoreBB)
9992     OtherBB = *PI;
9993   ++PI;
9994   if (PI == pred_end(DestBB))
9995     return false;
9996   
9997   if (*PI != StoreBB) {
9998     if (OtherBB)
9999       return false;
10000     OtherBB = *PI;
10001   }
10002   if (++PI != pred_end(DestBB))
10003     return false;
10004   
10005   
10006   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
10007   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
10008   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
10009   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
10010     return false;
10011   
10012   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
10013   // else' case.  there is an instruction before the branch.
10014   StoreInst *OtherStore = 0;
10015   if (OtherBr->isUnconditional()) {
10016     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
10017     --BBI;
10018     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
10019     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10020       return false;
10021   } else {
10022     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
10023     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
10024     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
10025         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
10026       return false;
10027     
10028     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
10029     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
10030     // lives in OtherBB.
10031     for (;; --BBI) {
10032       // Check to see if we find the matching store.
10033       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
10034         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
10035           return false;
10036         break;
10037       }
10038       // If we find something that may be using the stored value, or if we run
10039       // out of instructions, we can't do the xform.
10040       if (isa<LoadInst>(BBI) || BBI->mayWriteToMemory() ||
10041           BBI == OtherBB->begin())
10042         return false;
10043     }
10044     
10045     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
10046     // make sure nothing reads the stored value in StoreBB.
10047     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
10048       // FIXME: This should really be AA driven.
10049       if (isa<LoadInst>(I) || I->mayWriteToMemory())
10050         return false;
10051     }
10052   }
10053   
10054   // Insert a PHI node now if we need it.
10055   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
10056   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
10057     PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
10058     PN->reserveOperandSpace(2);
10059     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
10060     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
10061     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
10062   }
10063   
10064   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
10065   // insert it.
10066   BBI = DestBB->begin();
10067   while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
10068   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
10069                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
10070   
10071   // Nuke the old stores.
10072   EraseInstFromFunction(SI);
10073   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
10074   ++NumCombined;
10075   return true;
10076 }
10077
10078
10079 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
10080   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
10081   Value *X = 0;
10082   BasicBlock *TrueDest;
10083   BasicBlock *FalseDest;
10084   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
10085       !isa<Constant>(X)) {
10086     // Swap Destinations and condition...
10087     BI.setCondition(X);
10088     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10089     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10090     return &BI;
10091   }
10092
10093   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
10094   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
10095   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
10096                              TrueDest, FalseDest)))
10097     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
10098          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10099       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
10100       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
10101       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10102       NewSCC->takeName(I);
10103       // Swap Destinations and condition...
10104       BI.setCondition(NewSCC);
10105       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10106       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10107       RemoveFromWorkList(I);
10108       I->eraseFromParent();
10109       AddToWorkList(NewSCC);
10110       return &BI;
10111     }
10112
10113   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
10114   ICmpInst::Predicate IPred;
10115   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
10116                       TrueDest, FalseDest)))
10117     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
10118          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
10119          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
10120       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
10121       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
10122       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
10123       NewSCC->takeName(I);
10124       // Swap Destinations and condition...
10125       BI.setCondition(NewSCC);
10126       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
10127       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
10128       RemoveFromWorkList(I);
10129       I->eraseFromParent();;
10130       AddToWorkList(NewSCC);
10131       return &BI;
10132     }
10133
10134   return 0;
10135 }
10136
10137 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
10138   Value *Cond = SI.getCondition();
10139   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
10140     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
10141       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
10142         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
10143         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
10144           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
10145                                                 AddRHS));
10146         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
10147         AddToWorkList(I);
10148         return &SI;
10149       }
10150   }
10151   return 0;
10152 }
10153
10154 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
10155 /// is to leave as a vector operation.
10156 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
10157   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
10158     return true;
10159   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
10160     if (isConstant) return true;
10161     // If all elts are the same, we can extract.
10162     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
10163     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10164       if (C->getOperand(i) != Op0)
10165         return false;
10166     return true;
10167   }
10168   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
10169   if (!I) return false;
10170   
10171   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
10172   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
10173   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
10174       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
10175     return true;
10176   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
10177     return true;
10178   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
10179     if (BO->hasOneUse() &&
10180         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
10181          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
10182       return true;
10183   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
10184     if (CI->hasOneUse() &&
10185         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
10186          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
10187       return true;
10188   
10189   return false;
10190 }
10191
10192 /// Read and decode a shufflevector mask.
10193 ///
10194 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
10195 /// elements in the input.
10196 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
10197   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
10198   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
10199     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
10200   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
10201     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
10202
10203   std::vector<unsigned> Result;
10204   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
10205   for (unsigned i = 0, e = CP->getNumOperands(); i != e; ++i)
10206     if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i)))
10207       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
10208     else
10209       Result.push_back(cast<ConstantInt>(CP->getOperand(i))->getZExtValue());
10210   return Result;
10211 }
10212
10213 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
10214 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
10215 /// extracted from the vector.
10216 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
10217   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
10218   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
10219   unsigned Width = PTy->getNumElements();
10220   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
10221     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10222   
10223   if (isa<UndefValue>(V))
10224     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10225   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
10226     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
10227   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
10228     return CP->getOperand(EltNo);
10229   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10230     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
10231     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
10232       return 0;
10233     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
10234     
10235     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
10236     // inserted value.
10237     if (EltNo == IIElt) 
10238       return III->getOperand(1);
10239     
10240     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
10241     // vector input.
10242     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
10243   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
10244     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
10245     if (InEl < Width)
10246       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
10247     else if (InEl < Width*2)
10248       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - Width);
10249     else
10250       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
10251   }
10252   
10253   // Otherwise, we don't know.
10254   return 0;
10255 }
10256
10257 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
10258
10259   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
10260   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
10261     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10262
10263   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
10264   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
10265     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
10266   
10267   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
10268     // If vector val is constant with uniform operands, replace EI
10269     // with that operand
10270     Constant *op0 = C->getOperand(0);
10271     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
10272       if (C->getOperand(i) != op0) {
10273         op0 = 0; 
10274         break;
10275       }
10276     if (op0)
10277       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
10278   }
10279   
10280   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
10281   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
10282   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10283     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
10284     unsigned VectorWidth = 
10285       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
10286       
10287     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
10288     // crashing the code below.
10289     if (IndexVal >= VectorWidth)
10290       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10291     
10292     // This instruction only demands the single element from the input vector.
10293     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
10294     // property.
10295     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
10296       uint64_t UndefElts;
10297       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
10298                                                 1 << IndexVal,
10299                                                 UndefElts)) {
10300         EI.setOperand(0, V);
10301         return &EI;
10302       }
10303     }
10304     
10305     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
10306       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
10307     
10308     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
10309     // the same number of elements, see if we can find the source element from
10310     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
10311     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
10312       if (const VectorType *VT = 
10313               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
10314         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
10315           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
10316             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
10317     }
10318   }
10319   
10320   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
10321     if (I->hasOneUse()) {
10322       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
10323       // profitable to do so
10324       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
10325         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
10326         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
10327           ExtractElementInst *newEI0 = 
10328             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
10329                                    EI.getName()+".lhs");
10330           ExtractElementInst *newEI1 =
10331             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
10332                                    EI.getName()+".rhs");
10333           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
10334           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
10335           return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
10336         }
10337       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
10338         unsigned AS = 
10339           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
10340         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
10341                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
10342         GetElementPtrInst *GEP = 
10343           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName() + ".gep");
10344         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
10345         return new LoadInst(GEP);
10346       }
10347     }
10348     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
10349       // Extracting the inserted element?
10350       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
10351         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
10352       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
10353       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
10354       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
10355           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
10356         AddUsesToWorkList(EI);
10357         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
10358         return &EI;
10359       }
10360     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
10361       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
10362       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
10363       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
10364         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
10365         Value *Src;
10366         if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements())
10367           Src = SVI->getOperand(0);
10368         else if (SrcIdx < SVI->getType()->getNumElements()*2) {
10369           SrcIdx -= SVI->getType()->getNumElements();
10370           Src = SVI->getOperand(1);
10371         } else {
10372           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
10373         }
10374         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
10375       }
10376     }
10377   }
10378   return 0;
10379 }
10380
10381 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
10382 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
10383 /// Otherwise, return false.
10384 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
10385                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
10386   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
10387          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
10388   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10389
10390   if (isa<UndefValue>(V)) {
10391     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10392     return true;
10393   } else if (V == LHS) {
10394     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10395       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10396     return true;
10397   } else if (V == RHS) {
10398     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10399       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
10400     return true;
10401   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10402     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10403     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10404     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10405     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10406     
10407     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
10408       return false;
10409     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10410     
10411     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
10412       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10413       // transitively ok.
10414       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10415         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
10416         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
10417         return true;
10418       }      
10419     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
10420       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
10421           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10422         unsigned ExtractedIdx =
10423           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10424         
10425         // This must be extracting from either LHS or RHS.
10426         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
10427           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
10428           // transitively ok.
10429           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
10430             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
10431             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
10432               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10433                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10434             } else {
10435               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
10436               Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10437                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
10438               
10439             }
10440             return true;
10441           }
10442         }
10443       }
10444     }
10445   }
10446   // TODO: Handle shufflevector here!
10447   
10448   return false;
10449 }
10450
10451 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
10452 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
10453 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
10454 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
10455                                      Value *&RHS) {
10456   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
10457          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
10458          "Invalid shuffle!");
10459   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
10460
10461   if (isa<UndefValue>(V)) {
10462     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10463     return V;
10464   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
10465     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
10466     return V;
10467   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
10468     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
10469     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
10470     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
10471     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
10472     
10473     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10474       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10475           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
10476         unsigned ExtractedIdx =
10477           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10478         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10479         
10480         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
10481         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
10482         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
10483           RHS = EI->getOperand(0);
10484           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
10485           Mask[InsertedIdx & (NumElts-1)] = 
10486             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
10487           return V;
10488         }
10489         
10490         if (VecOp == RHS) {
10491           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
10492           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
10493           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
10494             if (i != InsertedIdx)
10495               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
10496           }
10497           return V;
10498         }
10499         
10500         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
10501         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
10502         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
10503           return EI->getOperand(0);
10504         
10505       }
10506     }
10507   }
10508   // TODO: Handle shufflevector here!
10509   
10510   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
10511   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
10512     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
10513   return V;
10514 }
10515
10516 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
10517   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
10518   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
10519   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
10520   
10521   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
10522   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
10523     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10524   
10525   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
10526   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
10527   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
10528     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
10529         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
10530       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
10531       unsigned ExtractedIdx =
10532         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
10533       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
10534       
10535       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
10536         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
10537       
10538       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
10539         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
10540       
10541       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
10542       // back into the same place, just use the input vector.
10543       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
10544         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
10545       
10546       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
10547       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
10548       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
10549       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
10550       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
10551         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
10552         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
10553         // Build a new shuffle mask.
10554         std::vector<Constant*> Mask;
10555         if (isa<UndefValue>(VecOp))
10556           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10557         else {
10558           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
10559           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
10560                                                        NumVectorElts));
10561         } 
10562         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
10563         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
10564                                      ConstantVector::get(Mask));
10565       }
10566       
10567       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
10568       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
10569       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
10570         std::vector<Constant*> Mask;
10571         Value *RHS = 0;
10572         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
10573         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
10574         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
10575         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
10576       }
10577     }
10578   }
10579
10580   return 0;
10581 }
10582
10583
10584 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
10585   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
10586   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
10587   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
10588
10589   bool MadeChange = false;
10590   
10591   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
10592   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
10593     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
10594   
10595   // If we have shuffle(x, undef, mask) and any elements of mask refer to
10596   // the undef, change them to undefs.
10597   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(1))) {
10598     // Scan to see if there are any references to the RHS.  If so, replace them
10599     // with undef element refs and set MadeChange to true.
10600     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10601       if (Mask[i] >= e && Mask[i] != 2*e) {
10602         Mask[i] = 2*e;
10603         MadeChange = true;
10604       }
10605     }
10606     
10607     if (MadeChange) {
10608       // Remap any references to RHS to use LHS.
10609       std::vector<Constant*> Elts;
10610       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10611         if (Mask[i] == 2*e)
10612           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10613         else
10614           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10615       }
10616       SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10617     }
10618   }
10619   
10620   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
10621   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
10622   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
10623     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
10624       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
10625       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10626     }
10627     
10628     // Remap any references to RHS to use LHS.
10629     std::vector<Constant*> Elts;
10630     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10631       if (Mask[i] >= 2*e)
10632         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10633       else {
10634         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
10635             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS)))
10636           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
10637         else
10638           Mask[i] &= (e-1);  // Force to LHS.
10639         Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
10640       }
10641     }
10642     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
10643     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
10644     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
10645     LHS = SVI.getOperand(0);
10646     RHS = SVI.getOperand(1);
10647     MadeChange = true;
10648   }
10649   
10650   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
10651   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
10652     
10653   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
10654     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
10655     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
10656     isLHSID &= (Mask[i] == i);
10657       
10658     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
10659     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
10660   }
10661
10662   // Eliminate identity shuffles.
10663   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
10664   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
10665   
10666   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
10667   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
10668   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
10669   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
10670   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
10671   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
10672   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
10673   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
10674   // (splat(splat)) -> splat.
10675   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
10676     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
10677       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
10678
10679       std::vector<unsigned> NewMask;
10680       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
10681         if (Mask[i] >= 2*e)
10682           NewMask.push_back(2*e);
10683         else
10684           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
10685       
10686       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
10687       // the replacement.
10688       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
10689         std::vector<Constant*> Elts;
10690         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
10691           if (NewMask[i] >= e*2) {
10692             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
10693           } else {
10694             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
10695           }
10696         }
10697         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
10698                                      LHSSVI->getOperand(1),
10699                                      ConstantVector::get(Elts));
10700       }
10701     }
10702   }
10703
10704   return MadeChange ? &SVI : 0;
10705 }
10706
10707
10708
10709
10710 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
10711 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
10712 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
10713 /// end of its block.
10714 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
10715   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
10716
10717   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
10718   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
10719
10720   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
10721   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
10722         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
10723     return false;
10724
10725   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
10726   // the end of block that could change the value.
10727   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10728     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
10729          Scan != E; ++Scan)
10730       if (Scan->mayWriteToMemory())
10731         return false;
10732   }
10733
10734   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
10735   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
10736
10737   I->moveBefore(InsertPos);
10738   ++NumSunkInst;
10739   return true;
10740 }
10741
10742
10743 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
10744 /// all reachable code to the worklist.
10745 ///
10746 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
10747 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
10748 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
10749 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
10750 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
10751 ///
10752 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
10753                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
10754                                        InstCombiner &IC,
10755                                        const TargetData *TD) {
10756   std::vector<BasicBlock*> Worklist;
10757   Worklist.push_back(BB);
10758
10759   while (!Worklist.empty()) {
10760     BB = Worklist.back();
10761     Worklist.pop_back();
10762     
10763     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
10764     if (!Visited.insert(BB)) continue;
10765     
10766     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
10767       Instruction *Inst = BBI++;
10768       
10769       // DCE instruction if trivially dead.
10770       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
10771         ++NumDeadInst;
10772         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
10773         Inst->eraseFromParent();
10774         continue;
10775       }
10776       
10777       // ConstantProp instruction if trivially constant.
10778       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
10779         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
10780         Inst->replaceAllUsesWith(C);
10781         ++NumConstProp;
10782         Inst->eraseFromParent();
10783         continue;
10784       }
10785      
10786       IC.AddToWorkList(Inst);
10787     }
10788
10789     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
10790     // constant, only visit the reachable successor.
10791     if (BB->getUnwindDest())
10792       Worklist.push_back(BB->getUnwindDest());
10793     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
10794     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
10795       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
10796         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
10797         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
10798         if (ReachableBB != BB->getUnwindDest())
10799           Worklist.push_back(ReachableBB);
10800         continue;
10801       }
10802     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
10803       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
10804         // See if this is an explicit destination.
10805         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10806           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
10807             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
10808             if (ReachableBB != BB->getUnwindDest())
10809               Worklist.push_back(ReachableBB);
10810             continue;
10811           }
10812         
10813         // Otherwise it is the default destination.
10814         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
10815         continue;
10816       }
10817     }
10818     
10819     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
10820       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
10821   }
10822 }
10823
10824 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
10825   bool Changed = false;
10826   TD = &getAnalysis<TargetData>();
10827   
10828   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
10829              << F.getNameStr() << "\n");
10830
10831   {
10832     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
10833     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
10834     // track of which blocks we visit.
10835     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
10836     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
10837
10838     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
10839     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
10840     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
10841     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
10842       if (!Visited.count(BB)) {
10843         Instruction *Term = BB->getTerminator();
10844         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
10845           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
10846
10847           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10848           ++NumDeadInst;
10849
10850           if (!I->use_empty())
10851             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
10852           I->eraseFromParent();
10853         }
10854       }
10855   }
10856
10857   while (!Worklist.empty()) {
10858     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
10859     if (I == 0) continue;  // skip null values.
10860
10861     // Check to see if we can DCE the instruction.
10862     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10863       // Add operands to the worklist.
10864       if (I->getNumOperands() < 4)
10865         AddUsesToWorkList(*I);
10866       ++NumDeadInst;
10867
10868       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
10869
10870       I->eraseFromParent();
10871       RemoveFromWorkList(I);
10872       continue;
10873     }
10874
10875     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
10876     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
10877       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
10878
10879       // Add operands to the worklist.
10880       AddUsesToWorkList(*I);
10881       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
10882
10883       ++NumConstProp;
10884       I->eraseFromParent();
10885       RemoveFromWorkList(I);
10886       continue;
10887     }
10888
10889     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
10890     if (I->hasOneUse()) {
10891       BasicBlock *BB = I->getParent();
10892       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
10893       if (UserParent != BB) {
10894         bool UserIsSuccessor = false;
10895         // See if the user is one of our successors.
10896         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
10897           if (*SI == UserParent) {
10898             UserIsSuccessor = true;
10899             break;
10900           }
10901
10902         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
10903         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
10904         // otherwise), we can keep going.
10905         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
10906             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
10907           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
10908           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
10909       }
10910     }
10911
10912     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
10913 #ifndef NDEBUG
10914     std::string OrigI;
10915 #endif
10916     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
10917     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
10918       ++NumCombined;
10919       // Should we replace the old instruction with a new one?
10920       if (Result != I) {
10921         DOUT << "IC: Old = " << *I
10922              << "    New = " << *Result;
10923
10924         // Everything uses the new instruction now.
10925         I->replaceAllUsesWith(Result);
10926
10927         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
10928         AddToWorkList(Result);
10929         AddUsersToWorkList(*Result);
10930
10931         // Move the name to the new instruction first.
10932         Result->takeName(I);
10933
10934         // Insert the new instruction into the basic block...
10935         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
10936         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
10937
10938         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
10939           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
10940             ++InsertPos;
10941
10942         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
10943
10944         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
10945         // use counts.
10946         AddUsesToWorkList(*I);
10947
10948         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
10949         // we do not process an instruction that has been deleted.
10950         RemoveFromWorkList(I);
10951
10952         // Erase the old instruction.
10953         InstParent->getInstList().erase(I);
10954       } else {
10955 #ifndef NDEBUG
10956         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
10957              << "    New = " << *I;
10958 #endif
10959
10960         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
10961         // if so, remove it.
10962         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
10963           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
10964           // use counts.
10965           AddUsesToWorkList(*I);
10966
10967           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
10968           // occurrences of this instruction.
10969           RemoveFromWorkList(I);
10970           I->eraseFromParent();
10971         } else {
10972           AddToWorkList(I);
10973           AddUsersToWorkList(*I);
10974         }
10975       }
10976       Changed = true;
10977     }
10978   }
10979
10980   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
10981     
10982   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
10983   WorklistMap.clear();
10984   return Changed;
10985 }
10986
10987
10988 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
10989   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
10990   
10991   bool EverMadeChange = false;
10992
10993   // Iterate while there is work to do.
10994   unsigned Iteration = 0;
10995   while (DoOneIteration(F, Iteration++)) 
10996     EverMadeChange = true;
10997   return EverMadeChange;
10998 }
10999
11000 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
11001   return new InstCombiner();
11002 }
11003