lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
  12 // simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add int %X, 1
  16 //    %Z = add int %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add int %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. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All SetCC instructions on boolean values are replaced with logical ops
  29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
  30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
  31 //       shifts.
  32 //   ... 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/Target/TargetData.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  49 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  51 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  53 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  54 #include <algorithm>
  55 using namespace llvm;
  56 using namespace llvm::PatternMatch;
  57
  58 namespace {
  59   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  60   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  61   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  62   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
  63
  64   class InstCombiner : public FunctionPass,
  65                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  66     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  67     std::vector<Instruction*> WorkList;
  68     TargetData *TD;
  69
  70     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  71     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  72     /// now.
  73     ///
  74     void AddUsersToWorkList(Instruction &I) {
  75       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  76            UI != UE; ++UI)
  77         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  78     }
  79
  80     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  81     /// the work lists because they might get more simplified now.
  82     ///
  83     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  84       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  85         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  86           WorkList.push_back(Op);
  87     }
  88
  89     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  90     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  91   public:
  92     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  93
  94     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  95       AU.addRequired<TargetData>();
  96       AU.setPreservesCFG();
  97     }
  98
  99     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
 100
 101     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 102     // instruction types.  The semantics are as follows:
 103     // Return Value:
 104     //    null        - No change was made
 105     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 106     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 107     //
 108     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 109     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 110     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitSetCondInst(SetCondInst &I);
 117     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI);
 118
 119     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
 120                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
 121     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 122     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 123     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 124                                 Instruction *FI);
 125     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 126     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 127     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 128     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 129     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 130     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 131     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 132     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 133     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
 134     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 135     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 136
 137     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 138     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 139
 140   private:
 141     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 142     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 143
 144   public:
 145     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 146     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 147     //
 148     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 149       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 150              "New instruction already inserted into a basic block!");
 151       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 152       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 153       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 154       return New;
 155     }
 156
 157     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 158     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 159     /// cast.
 160     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 161       if (V->getType() == Ty) return V;
 162
 163       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 164       WorkList.push_back(C);
 165       return C;
 166     }
 167
 168     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 169     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 170     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 171     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 172     // modified.
 173     //
 174     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 175       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 176       if (&I != V) {
 177         I.replaceAllUsesWith(V);
 178         return &I;
 179       } else {
 180         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 181         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 182         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
 183         return &I;
 184       }
 185     }
 186
 187     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 188     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 189     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 190     // this function.
 191     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 192       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 193       AddUsesToWorkList(I);
 194       removeFromWorkList(&I);
 195       I.eraseFromParent();
 196       return 0;  // Don't do anything with FI
 197     }
 198
 199
 200   private:
 201     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 202     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 203     /// casts that are known to not do anything...
 204     ///
 205     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 206                                    Instruction *InsertBefore);
 207
 208     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 209     // operators.
 210     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 211
 212
 213     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 214     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 215     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 216     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 217
 218     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
 219     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
 220     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
 221     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
 222
 223     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 224                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 225
 226     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantIntegral *Mask,
 227                               bool isSub, Instruction &I);
 228     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 229                                  bool Inside, Instruction &IB);
 230   };
 231
 232   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 233 }
 234
 235 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 236 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
 237 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 238   if (isa<Instruction>(V)) {
 239     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 240       return 3;
 241     return 4;
 242   }
 243   if (isa<Argument>(V)) return 3;
 244   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
 245 }
 246
 247 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 248 // it.
 249 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 250   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 251 }
 252
 253 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 254 // though a va_arg area...
 255 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 256   switch (Ty->getTypeID()) {
 257   case Type::SByteTyID:
 258   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 259   case Type::UByteTyID:
 260   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 261   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 262   default:               return Ty;
 263   }
 264 }
 265
 266 /// isCast - If the specified operand is a CastInst or a constant expr cast,
 267 /// return the operand value, otherwise return null.
 268 static Value *isCast(Value *V) {
 269   if (CastInst *I = dyn_cast<CastInst>(V))
 270     return I->getOperand(0);
 271   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 272     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
 273       return CE->getOperand(0);
 274   return 0;
 275 }
 276
 277 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 278 // operators:
 279 //
 280 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 281 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 282 //     binary operators.
 283 //
 284 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 285 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 286 //
 287 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 288   bool Changed = false;
 289   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 290     Changed = !I.swapOperands();
 291
 292   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 293   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 294   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 295     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 296       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 297         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 298                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 299                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 300         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 301         I.setOperand(1, Folded);
 302         return true;
 303       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 304         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 305             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 306           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 307           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 308
 309           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 310           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 311           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 312                                                     Op1->getOperand(0),
 313                                                     Op1->getName(), &I);
 314           WorkList.push_back(New);
 315           I.setOperand(0, New);
 316           I.setOperand(1, Folded);
 317           return true;
 318         }
 319     }
 320   return Changed;
 321 }
 322
 323 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 324 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 325 //
 326 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 327   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 328     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 329
 330   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 331   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 332     return ConstantExpr::getNeg(C);
 333   return 0;
 334 }
 335
 336 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 337   if (BinaryOperator::isNot(V))
 338     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
 339
 340   // Constants can be considered to be not'ed values...
 341   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 342     return ConstantExpr::getNot(C);
 343   return 0;
 344 }
 345
 346 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 347 // other computations (because it has a constant operand), return the
 348 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 349 // Otherwise, return null.
 350 //
 351 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 352   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 353     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 354       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 355         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 356           return I->getOperand(0);
 357       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 358         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 359           // The multiplier is really 1 << CST.
 360           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 361           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
 362           return I->getOperand(0);
 363         }
 364     }
 365   return 0;
 366 }
 367
 368 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
 369 /// expression, return it.
 370 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
 371   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
 372   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 373     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 374       return cast<User>(V);
 375   return false;
 376 }
 377
 378 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 379 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 380   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 381                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 382 }
 383 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 384   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 385                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 386 }
 387
 388 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 389 // true when both operands are equal...
 390 //
 391 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 392   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 393          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 394          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 395 }
 396
 397 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
 398 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
 399 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
 400 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
 401 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
 402 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
 403 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
 404 ///
 405 template<typename Functor>
 406 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
 407   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
 408   Value *LHS = Root.getOperand(0);
 409
 410   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
 411   if (F.shouldApply(LHS))
 412     return F.apply(Root);
 413
 414   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
 415   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 416   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
 417     // Should we apply this transform to the RHS?
 418     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
 419
 420     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
 421     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
 422       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
 423       ShouldApply = true;
 424     }
 425
 426     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
 427     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
 428     if (ShouldApply) {
 429       BasicBlock *BB = Root.getParent();
 430
 431       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
 432       // and perform the reassociation.
 433       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
 434
 435       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
 436       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
 437
 438       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
 439       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
 440       if (&Root == TmpLHSI) {
 441         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
 442         return 0;
 443       }
 444       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
 445       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
 446       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
 447       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
 448       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
 449       ARI = Root;
 450
 451       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
 452       // get to LHSI.
 453       while (TmpLHSI != LHSI) {
 454         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
 455         // Move the instruction to immediately before the chain we are
 456         // constructing to avoid breaking dominance properties.
 457         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
 458         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
 459         ARI = NextLHSI;
 460
 461         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
 462         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
 463         TmpLHSI = NextLHSI;
 464         ExtraOperand = NextOp;
 465       }
 466
 467       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
 468       // the transformation...
 469       return F.apply(Root);
 470     }
 471
 472     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
 473   }
 474   return 0;
 475 }
 476
 477
 478 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
 479 struct AddRHS {
 480   Value *RHS;
 481   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
 482   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
 483   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 484     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
 485                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
 486   }
 487 };
 488
 489 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
 490 //                 iff C1&C2 == 0
 491 struct AddMaskingAnd {
 492   Constant *C2;
 493   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
 494   bool shouldApply(Value *LHS) const {
 495     ConstantInt *C1;
 496     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
 497            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
 498   }
 499   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 500     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
 501   }
 502 };
 503
 504 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 505                                              InstCombiner *IC) {
 506   if (isa<CastInst>(I)) {
 507     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
 508       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
 509
 510     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
 511                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
 512   }
 513
 514   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 515   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 516   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 517
 518   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 519     if (ConstIsRHS)
 520       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 521     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 522   }
 523
 524   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 525   if (!ConstIsRHS)
 526     std::swap(Op0, Op1);
 527   Instruction *New;
 528   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 529     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
 530   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
 531     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
 532   else {
 533     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
 534     abort();
 535   }
 536   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
 537 }
 538
 539 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 540 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 541 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 542 // not have a second operand.
 543 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
 544                                      InstCombiner *IC) {
 545   // Don't modify shared select instructions
 546   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 547   Value *TV = SI->getOperand(1);
 548   Value *FV = SI->getOperand(2);
 549
 550   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 551     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
 552     if (SI->getType() == Type::BoolTy) return 0;
 553
 554     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
 555     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
 556
 557     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 558                           SelectFalseVal);
 559   }
 560   return 0;
 561 }
 562
 563
 564 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
 565 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
 566 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
 567 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
 568   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 569   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 570   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0 ||
 571       !isa<Constant>(PN->getIncomingValue(0))) return 0;
 572
 573   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
 574   // cannot do the transformation.
 575   for (unsigned i = 1; i != NumPHIValues; ++i)
 576     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 577       return 0;
 578
 579   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 580   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
 581   I.setName("");
 582   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
 583   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 584
 585   // Next, add all of the operands to the PHI.
 586   if (I.getNumOperands() == 2) {
 587     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 588     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 589       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 590       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
 591                          PN->getIncomingBlock(i));
 592     }
 593   } else {
 594     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
 595     const Type *RetTy = I.getType();
 596     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 597       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 598       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
 599                          PN->getIncomingBlock(i));
 600     }
 601   }
 602   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 603 }
 604
 605 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 606   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 607   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 608
 609   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
 610     // X + undef -> undef
 611     if (isa<UndefValue>(RHS))
 612       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
 613
 614     // X + 0 --> X
 615     if (!I.getType()->isFloatingPoint() && // -0 + +0 = +0, so it's not a noop
 616         RHSC->isNullValue())
 617       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 618
 619     // X + (signbit) --> X ^ signbit
 620     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
 621       unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 622       uint64_t Val = CI->getRawValue() & (1ULL << NumBits)-1;
 623       if (Val == (1ULL << (NumBits-1)))
 624         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
 625     }
 626
 627     if (isa<PHINode>(LHS))
 628       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 629         return NV;
 630   }
 631
 632   // X + X --> X << 1
 633   if (I.getType()->isInteger()) {
 634     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
 635
 636     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
 637       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 638         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
 639           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
 640     }
 641     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
 642       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 643         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
 644           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
 645     }
 646   }
 647
 648   // -A + B  -->  B - A
 649   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 650     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
 651
 652   // A + -B  -->  A - B
 653   if (!isa<Constant>(RHS))
 654     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 655       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
 656
 657
 658   ConstantInt *C2;
 659   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
 660     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
 661       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
 662
 663     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
 664     ConstantInt *C1;
 665     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
 666       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
 667   }
 668
 669   // X + X*C --> X * (C+1)
 670   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
 671     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
 672
 673
 674   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 675   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
 676     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
 677
 678   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
 679     Value *X;
 680     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
 681       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 682       return BinaryOperator::createSub(C, X);
 683     }
 684
 685     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
 686     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
 687       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
 688       if (Anded == CRHS) {
 689         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
 690         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
 691         uint64_t AddRHSV = CRHS->getRawValue();
 692
 693         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
 694         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
 695         AddRHSHighBits &= ~0ULL >> (64-C2->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
 696
 697         // See if the and mask includes all of these bits.
 698         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getRawValue();
 699
 700         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
 701           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
 702           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
 703                                                             LHS->getName()), I);
 704           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
 705         }
 706       }
 707     }
 708
 709     // Try to fold constant add into select arguments.
 710     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
 711       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 712         return R;
 713   }
 714
 715   return Changed ? &I : 0;
 716 }
 717
 718 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
 719 // highest order bit set.
 720 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
 721   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 722   return (CI->getRawValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
 723 }
 724
 725 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
 726 ///
 727 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
 728   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
 729     const Type *CTy = CI->getType();
 730     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
 731     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
 732       if (CTy->getPrimitiveSizeInBits() == OpTy->getPrimitiveSizeInBits())
 733         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 734     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
 735       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
 736   }
 737   return V;
 738 }
 739
 740 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
 741   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
 742
 743   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
 744     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 745
 746   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
 747   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
 748     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
 749
 750   if (isa<UndefValue>(Op0))
 751     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
 752   if (isa<UndefValue>(Op1))
 753     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
 754
 755   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
 756     // Replace (-1 - A) with (~A)...
 757     if (C->isAllOnesValue())
 758       return BinaryOperator::createNot(Op1);
 759
 760     // C - ~X == X + (1+C)
 761     Value *X = 0;
 762     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
 763       return BinaryOperator::createAdd(X,
 764                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
 765     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
 766     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
 767     if (C->isNullValue()) {
 768       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
 769       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
 770         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
 771           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
 772             const Type *NewTy;
 773             if (SI->getType()->isSigned())
 774               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
 775             else
 776               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
 777             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
 778             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
 779               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
 780               // value, then the new shift, then the new cast.
 781               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
 782                                                  SI->getOperand(0)->getName());
 783               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
 784               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
 785                                                     CU, SI->getName());
 786               if (NewShift->getType() == I.getType())
 787                 return NewShift;
 788               else {
 789                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
 790                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
 791               }
 792             }
 793           }
 794     }
 795
 796     // Try to fold constant sub into select arguments.
 797     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
 798       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 799         return R;
 800
 801     if (isa<PHINode>(Op0))
 802       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 803         return NV;
 804   }
 805
 806   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
 807     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
 808         !Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
 809       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
 810         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
 811       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
 812         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
 813       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
 814         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
 815           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
 816           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
 817                                            Op1I->getOperand(0));
 818       }
 819     }
 820
 821     if (Op1I->hasOneUse()) {
 822       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
 823       // is not used by anyone else...
 824       //
 825       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
 826           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
 827         // Swap the two operands of the subexpr...
 828         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
 829         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
 830         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
 831
 832         // Create the new top level add instruction...
 833         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
 834       }
 835
 836       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
 837       //
 838       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
 839           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
 840         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
 841
 842         Value *NewNot =
 843           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
 844         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
 845       }
 846
 847       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
 848       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
 849         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
 850           if (CSI->isNullValue())
 851             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
 852               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
 853                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
 854
 855       // X - X*C --> X * (1-C)
 856       ConstantInt *C2 = 0;
 857       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
 858         Constant *CP1 =
 859           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
 860         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
 861       }
 862     }
 863   }
 864
 865   if (!Op0->getType()->isFloatingPoint())
 866     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
 867       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
 868         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
 869           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
 870         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
 871           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
 872       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
 873         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
 874           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
 875       }
 876
 877   ConstantInt *C1;
 878   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
 879     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
 880       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
 881       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
 882     }
 883
 884     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
 885     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
 886       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
 887   }
 888   return 0;
 889 }
 890
 891 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
 892 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
 893 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
 894   if (RHS->getType()->isSigned()) {
 895     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
 896     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
 897            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
 898   } else {
 899     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
 900     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
 901     // the size of the integer type.
 902     if (Opcode == Instruction::SetGE)
 903       return RHSC->getValue() ==
 904         1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 905     if (Opcode == Instruction::SetGT)
 906       return RHSC->getValue() ==
 907         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
 908   }
 909   return false;
 910 }
 911
 912 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
 913   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 914   Value *Op0 = I.getOperand(0);
 915
 916   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
 917     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
 918
 919   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
 920   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
 921     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
 922
 923       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
 924       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
 925         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
 926           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
 927             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
 928                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
 929
 930       if (CI->isNullValue())
 931         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
 932       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
 933         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
 934       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
 935         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
 936
 937       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
 938       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
 939         uint64_t C = Log2_64(Val);
 940         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
 941                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
 942       }
 943     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
 944       if (Op1F->isNullValue())
 945         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
 946
 947       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
 948       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
 949       if (Op1F->getValue() == 1.0)
 950         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
 951     }
 952
 953     // Try to fold constant mul into select arguments.
 954     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
 955       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 956         return R;
 957
 958     if (isa<PHINode>(Op0))
 959       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 960         return NV;
 961   }
 962
 963   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
 964     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
 965       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
 966
 967   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
 968   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
 969   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
 970   // formed.
 971   CastInst *BoolCast = 0;
 972   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
 973     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 974       BoolCast = CI;
 975   if (!BoolCast)
 976     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
 977       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
 978         BoolCast = CI;
 979   if (BoolCast) {
 980     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
 981       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
 982       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
 983
 984       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
 985       // multiply into a shift/and combination.
 986       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
 987           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
 988         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
 989         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
 990                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
 991         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
 992           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
 993           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
 994                                                     SCIOp0->getName()), I);
 995         }
 996
 997         Value *V =
 998           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
 999                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
1000                                             ".mask"), I);
1001
1002         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
1003         // or truncate to the multiply type.
1004         if (I.getType() != V->getType())
1005           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
1006
1007         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
1008         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
1009       }
1010     }
1011   }
1012
1013   return Changed ? &I : 0;
1014 }
1015
1016 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
1017   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1018
1019   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef / X -> 0
1020     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1021   if (isa<UndefValue>(Op1))
1022     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X / undef -> undef
1023
1024   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1025     // div X, 1 == X
1026     if (RHS->equalsInt(1))
1027       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1028
1029     // div X, -1 == -X
1030     if (RHS->isAllOnesValue())
1031       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
1032
1033     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1034       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
1035         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1036           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1037           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
1038                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1039         }
1040
1041     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1042     // if so, convert to a right shift.
1043     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1044       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
1045         if (isPowerOf2_64(Val)) {
1046           uint64_t C = Log2_64(Val);
1047           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1048                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1049         }
1050
1051     // -X/C -> X/-C
1052     if (RHS->getType()->isSigned())
1053       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
1054         return BinaryOperator::createDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1055
1056     if (!RHS->isNullValue()) {
1057       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1058         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1059           return R;
1060       if (isa<PHINode>(Op0))
1061         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1062           return NV;
1063     }
1064   }
1065
1066   // If this is 'udiv X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1067   // transform this into: '(Cond ? (udiv X, C1) : (udiv X, C2))'.
1068   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1069     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1070       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1071         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1072           I.setOperand(1, SFO);
1073           return &I;
1074         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1075           I.setOperand(1, STO);
1076           return &I;
1077         }
1078
1079         uint64_t TVA = STO->getValue(), FVA = SFO->getValue();
1080         if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
1081           unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
1082           Constant *TC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TSA);
1083           Instruction *TSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1084                                            TC, SI->getName()+".t");
1085           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
1086
1087           Constant *FC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, FSA);
1088           Instruction *FSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1089                                            FC, SI->getName()+".f");
1090           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
1091           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI);
1092         }
1093       }
1094
1095   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1096   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1097     if (LHS->equalsInt(0))
1098       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1099
1100   return 0;
1101 }
1102
1103
1104 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
1105   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1106   if (I.getType()->isSigned())
1107     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1108       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
1109           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
1110         // X % -Y -> X % Y
1111         AddUsesToWorkList(I);
1112         I.setOperand(1, RHSNeg);
1113         return &I;
1114       }
1115
1116   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
1117     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1118   if (isa<UndefValue>(Op1))
1119     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1120
1121   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1122     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1123       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1124
1125     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1126     // if so, convert to a bitwise and.
1127     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1128       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
1129         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
1130           return BinaryOperator::createAnd(Op0,
1131                                          ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
1132
1133     if (!RHS->isNullValue()) {
1134       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1135         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1136           return R;
1137       if (isa<PHINode>(Op0))
1138         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1139           return NV;
1140     }
1141   }
1142
1143   // If this is 'urem X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1144   // transform this into: '(Cond ? (urem X, C1) : (urem X, C2))'.
1145   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1146     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1147       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1148         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1149           I.setOperand(1, SFO);
1150           return &I;
1151         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1152           I.setOperand(1, STO);
1153           return &I;
1154         }
1155
1156         if (!(STO->getValue() & (STO->getValue()-1)) &&
1157             !(SFO->getValue() & (SFO->getValue()-1))) {
1158           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1159                                          SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
1160           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1161                                          SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
1162           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1163         }
1164       }
1165
1166   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
1167   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1168     if (LHS->equalsInt(0))
1169       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1170
1171   return 0;
1172 }
1173
1174 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
1175 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
1176   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C)) {
1177     // Calculate -1 casted to the right type...
1178     unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1179     uint64_t Val = ~0ULL;                // All ones
1180     Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1181     return CU->getValue() == Val-1;
1182   }
1183
1184   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1185
1186   // Calculate 0111111111..11111
1187   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1188   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
1189   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1190   return CS->getValue() == Val-1;
1191 }
1192
1193 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
1194 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
1195   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1196     return CU->getValue() == 1;
1197
1198   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1199
1200   // Calculate 1111111111000000000000
1201   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1202   int64_t Val = -1;                    // All ones
1203   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
1204   return CS->getValue() == Val+1;
1205 }
1206
1207 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
1208 // constant.
1209 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
1210   uint64_t V = CI->getRawValue();
1211   return V && (V & (V-1)) == 0;
1212 }
1213
1214 #if 0   // Currently unused
1215 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
1216 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
1217   uint64_t V = CI->getRawValue();
1218
1219   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1220   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1221
1222   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1223   return U && V && (U & V) == 0;
1224 }
1225 #endif
1226
1227 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
1228 // This is the same as lowones(~X).
1229 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
1230   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
1231   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
1232
1233   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1234   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1235
1236   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1237   return U && V && (U & V) == 0;
1238 }
1239
1240
1241 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
1242 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
1243 ///
1244 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
1245 ///
1246 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
1247 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
1248 /// if A < B.
1249 ///
1250 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
1251   switch (SCI->getOpcode()) {
1252     // False -> 0
1253   case Instruction::SetGT: return 1;
1254   case Instruction::SetEQ: return 2;
1255   case Instruction::SetGE: return 3;
1256   case Instruction::SetLT: return 4;
1257   case Instruction::SetNE: return 5;
1258   case Instruction::SetLE: return 6;
1259     // True -> 7
1260   default:
1261     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
1262     return 0;
1263   }
1264 }
1265
1266 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
1267 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
1268 /// SetCC instruction.
1269 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
1270   switch (Opcode) {
1271   case 0: return ConstantBool::False;
1272   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
1273   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
1274   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
1275   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
1276   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
1277   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
1278   case 7: return ConstantBool::True;
1279   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
1280   }
1281 }
1282
1283 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1284 struct FoldSetCCLogical {
1285   InstCombiner &IC;
1286   Value *LHS, *RHS;
1287   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
1288     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
1289   bool shouldApply(Value *V) const {
1290     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
1291       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
1292               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
1293     return false;
1294   }
1295   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
1296     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
1297     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
1298       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
1299       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
1300     }
1301
1302     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
1303     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
1304     unsigned Code;
1305     switch (Log.getOpcode()) {
1306     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
1307     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
1308     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
1309     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
1310     }
1311
1312     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
1313     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1314       return I;
1315     // Otherwise, it's a constant boolean value...
1316     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
1317   }
1318 };
1319
1320
1321 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
1322 /// this predicate to simplify operations downstream.  V and Mask are known to
1323 /// be the same type.
1324 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, ConstantIntegral *Mask) {
1325   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
1326   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
1327   // to to an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
1328   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
1329   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
1330   // this won't lose us code quality.
1331   if (Mask->isNullValue())
1332     return true;
1333   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
1334     return ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue();
1335
1336   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
1337     switch (I->getOpcode()) {
1338     case Instruction::And:
1339       // (X & C1) & C2 == 0   iff   C1 & C2 == 0.
1340       if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(I->getOperand(1)))
1341         if (ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue())
1342           return true;
1343       break;
1344     case Instruction::Or:
1345       // If the LHS and the RHS are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
1346       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask) &&
1347              MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask);
1348     case Instruction::Select:
1349       // If the T and F values are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
1350       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(2), Mask) &&
1351              MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask);
1352     case Instruction::Cast: {
1353       const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
1354       if (SrcTy == Type::BoolTy)
1355         return (Mask->getRawValue() & 1) == 0;
1356
1357       if (SrcTy->isInteger()) {
1358         // (cast <ty> X to int) & C2 == 0  iff <ty> could not have contained C2.
1359         if (SrcTy->isUnsigned() &&                      // Only handle zero ext.
1360             ConstantExpr::getCast(Mask, SrcTy)->isNullValue())
1361           return true;
1362
1363         // If this is a noop cast, recurse.
1364         if ((SrcTy->isSigned() && SrcTy->getUnsignedVersion() == I->getType())||
1365             SrcTy->getSignedVersion() == I->getType()) {
1366           Constant *NewMask =
1367             ConstantExpr::getCast(Mask, I->getOperand(0)->getType());
1368           return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
1369                                    cast<ConstantIntegral>(NewMask));
1370         }
1371       }
1372       break;
1373     }
1374     case Instruction::Shl:
1375       // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
1376       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
1377         return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
1378                       cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getUShr(Mask, SA)));
1379       break;
1380     case Instruction::Shr:
1381       // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
1382       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
1383         if (I->getType()->isUnsigned()) {
1384           Constant *C1 = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I->getType());
1385           C1 = ConstantExpr::getShr(C1, SA);
1386           C1 = ConstantExpr::getAnd(C1, Mask);
1387           if (C1->isNullValue())
1388             return true;
1389         }
1390       break;
1391     }
1392   }
1393
1394   return false;
1395 }
1396
1397 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
1398 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
1399 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
1400 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
1401                                     ConstantIntegral *OpRHS,
1402                                     ConstantIntegral *AndRHS,
1403                                     BinaryOperator &TheAnd) {
1404   Value *X = Op->getOperand(0);
1405   Constant *Together = 0;
1406   if (!isa<ShiftInst>(Op))
1407     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
1408
1409   switch (Op->getOpcode()) {
1410   case Instruction::Xor:
1411     if (Op->hasOneUse()) {
1412       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1413       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1414       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1415       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1416       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1417     }
1418     break;
1419   case Instruction::Or:
1420     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1421       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1422
1423     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1424       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1425       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1426       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1427       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1428       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1429     }
1430     break;
1431   case Instruction::Add:
1432     if (Op->hasOneUse()) {
1433       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1434       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1435       // single bit constant.
1436       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1437
1438       // Clear bits that are not part of the constant.
1439       AndRHSV &= ~0ULL >> (64-AndRHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
1440
1441       // If there is only one bit set...
1442       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1443         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1444         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1445         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1446         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1447
1448         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1449         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1450           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1451           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1452           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1453           // no effect.
1454           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1455             TheAnd.setOperand(0, X);
1456             return &TheAnd;
1457           } else {
1458             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1459             // Pull the XOR out of the AND.
1460             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1461             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1462             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1463           }
1464         }
1465       }
1466     }
1467     break;
1468
1469   case Instruction::Shl: {
1470     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1471     // the anded constant includes them, clear them now!
1472     //
1473     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1474     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
1475     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
1476
1477     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
1478       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
1479     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
1480       TheAnd.setOperand(1, CI);
1481       return &TheAnd;
1482     }
1483     break;
1484   }
1485   case Instruction::Shr:
1486     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1487     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1488     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1489     //
1490     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1491       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1492       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
1493       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1494
1495       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
1496         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
1497       } else if (CI != AndRHS) {
1498         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
1499         return &TheAnd;
1500       }
1501     } else {   // Signed shr.
1502       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
1503       // with an and.
1504       if (Op->hasOneUse()) {
1505         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1506         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
1507         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1508         if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
1509           // Make the argument unsigned.
1510           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
1511           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
1512                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
1513                                    TheAnd);
1514           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
1515                                                     OpRHS, Op->getName()),
1516                                       TheAnd);
1517           Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
1518           ShVal = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2,
1519                                                              TheAnd.getName()),
1520                                       TheAnd);
1521           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
1522         }
1523       }
1524     }
1525     break;
1526   }
1527   return 0;
1528 }
1529
1530
1531 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
1532 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
1533 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
1534 /// insert new instructions.
1535 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
1536                                            bool Inside, Instruction &IB) {
1537   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
1538          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
1539   if (Inside) {
1540     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
1541       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
1542     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
1543       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
1544
1545     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1546     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
1547     InsertNewInstBefore(Add, IB);
1548     // Convert to unsigned for the comparison.
1549     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1550     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1551     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1552     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1553     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1554   }
1555
1556   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
1557     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
1558
1559   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
1560   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
1561     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
1562
1563   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
1564   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1565   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
1566   InsertNewInstBefore(Add, IB);
1567   // Convert to unsigned for the comparison.
1568   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1569   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1570   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1571   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1572   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1573 }
1574
1575 /// FoldLogicalPlusAnd - We know that Mask is of the form 0+1+, and that this is
1576 /// part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask, where isSub determines whether
1577 /// the operator is a sub.  If we can fold one of the following xforms:
1578 ///
1579 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
1580 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
1581 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
1582 ///
1583 /// return (A +/- B).
1584 ///
1585 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
1586                                         ConstantIntegral *Mask, bool isSub,
1587                                         Instruction &I) {
1588   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1589   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
1590       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
1591
1592   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1593
1594   switch (LHSI->getOpcode()) {
1595   default: return 0;
1596   case Instruction::And:
1597     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask)
1598       break;
1599     return 0;
1600   case Instruction::Or:
1601   case Instruction::Xor:
1602     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
1603       break;
1604     return 0;
1605   }
1606
1607   Instruction *New;
1608   if (isSub)
1609     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
1610   else
1611     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
1612   return InsertNewInstBefore(New, I);
1613 }
1614
1615
1616 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1617   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1618   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1619
1620   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
1621     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1622
1623   // and X, X = X
1624   if (Op0 == Op1)
1625     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1626
1627   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1628     // and X, -1 == X
1629     if (AndRHS->isAllOnesValue())
1630       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1631
1632     if (MaskedValueIsZero(Op0, AndRHS))        // LHS & RHS == 0
1633       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1634
1635     // If the mask is not masking out any bits, there is no reason to do the
1636     // and in the first place.
1637     ConstantIntegral *NotAndRHS =
1638       cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(AndRHS));
1639     if (MaskedValueIsZero(Op0, NotAndRHS))
1640       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1641
1642     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1643     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1644       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1645       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1646       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1647       switch (Op0I->getOpcode()) {
1648       case Instruction::Xor:
1649       case Instruction::Or:
1650         // (X ^ V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1651         // (X | V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1652         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS))
1653           return BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS);
1654         if (MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1655           return BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS);
1656
1657         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1658         if (Op0I->hasOneUse()) {
1659           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1660             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1661             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
1662                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
1663             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
1664             return BinaryOperator::create(
1665                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1666           }
1667           if (!isa<Constant>(NotAndRHS) &&
1668               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1669             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1670             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
1671                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
1672             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
1673             return BinaryOperator::create(
1674                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1675           }
1676         }
1677
1678         break;
1679       case Instruction::And:
1680         // (X & V) & C2 --> 0 iff (V & C2) == 0
1681         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS) ||
1682             MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1683           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1684         break;
1685       case Instruction::Add:
1686         // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+).
1687         if ((AndRHS->getRawValue() & AndRHS->getRawValue()+1) == 0) {
1688           // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1689           // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1690           // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1691           if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
1692             return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
1693           if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
1694             return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
1695         }
1696         break;
1697
1698       case Instruction::Sub:
1699         // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+).
1700         if ((AndRHS->getRawValue() & AndRHS->getRawValue()+1) == 0) {
1701           // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
1702           // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1703           // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
1704           if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
1705             return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
1706         }
1707         break;
1708       }
1709
1710       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
1711         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
1712           return Res;
1713     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
1714       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
1715
1716       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
1717       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
1718       // frequently occurs for bitfield accesses.
1719       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
1720         if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
1721               I.getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
1722             CastOp->getNumOperands() == 2)
1723           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
1724             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
1725               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
1726               // into  : and (cast X to T), trunc(C1)&C2
1727               // This will folds the two ands together, which may allow other
1728               // simplifications.
1729               Instruction *NewCast =
1730                 new CastInst(CastOp->getOperand(0), I.getType(),
1731                              CastOp->getName()+".shrunk");
1732               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
1733
1734               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
1735               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);            // trunc(C1)&C2
1736               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
1737             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
1738               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
1739               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
1740               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
1741               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
1742                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
1743             }
1744       }
1745
1746
1747       // If this is an integer sign or zero extension instruction.
1748       if (SrcTy->isIntegral() &&
1749           SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
1750           CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
1751
1752         if (SrcTy->isUnsigned()) {
1753           // See if this and is clearing out bits that are known to be zero
1754           // anyway (due to the zero extension).
1755           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
1756           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
1757           Constant *Result = ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS);
1758           if (Result == Mask)  // The "and" isn't doing anything, remove it.
1759             return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
1760           if (Result != AndRHS) { // Reduce the and RHS constant.
1761             I.setOperand(1, Result);
1762             return &I;
1763           }
1764
1765         } else {
1766           if (CI->hasOneUse() && SrcTy->isInteger()) {
1767             // We can only do this if all of the sign bits brought in are masked
1768             // out.  Compute this by first getting 0000011111, then inverting
1769             // it.
1770             Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
1771             Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
1772             Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);    // 1's in the new bits.
1773             if (ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS)->isNullValue()) {
1774               // If the and is clearing all of the sign bits, change this to a
1775               // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
1776               // unsigned, then to the requested size.
1777               Value *CastOp = CI->getOperand(0);
1778               Instruction *NC =
1779                 new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
1780                              CI->getName()+".uns");
1781               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
1782               // Finally, insert a replacement for CI.
1783               NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
1784               CI->setName("");
1785               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
1786               WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
1787               I.setOperand(0, NC);
1788               return &I;               // The AND operand was modified.
1789             }
1790           }
1791         }
1792       }
1793     }
1794
1795     // Try to fold constant and into select arguments.
1796     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1797       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1798         return R;
1799     if (isa<PHINode>(Op0))
1800       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1801         return NV;
1802   }
1803
1804   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
1805   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
1806
1807   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
1808     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1809
1810   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
1811   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
1812     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
1813                                                I.getName()+".demorgan");
1814     InsertNewInstBefore(Or, I);
1815     return BinaryOperator::createNot(Or);
1816   }
1817
1818   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
1819     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1820     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
1821       return R;
1822
1823     Value *LHSVal, *RHSVal;
1824     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
1825     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
1826     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
1827       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
1828         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
1829             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
1830             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
1831             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
1832           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
1833           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
1834           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
1835           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
1836             std::swap(LHS, RHS);
1837             std::swap(LHSCst, RHSCst);
1838             std::swap(LHSCC, RHSCC);
1839           }
1840
1841           // At this point, we know we have have two setcc instructions
1842           // comparing a value against two constants and and'ing the result
1843           // together.  Because of the above check, we know that we only have
1844           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
1845           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
1846           // equal.
1847           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
1848
1849           switch (LHSCC) {
1850           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1851           case Instruction::SetEQ:
1852             switch (RHSCC) {
1853             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1854             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
1855             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
1856               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1857             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
1858             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
1859               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1860             }
1861           case Instruction::SetNE:
1862             switch (RHSCC) {
1863             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1864             case Instruction::SetLT:
1865               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
1866                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
1867               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
1868             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
1869             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
1870               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1871             case Instruction::SetNE:
1872               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
1873                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
1874                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
1875                                                       LHSVal->getName()+".off");
1876                 InsertNewInstBefore(Add, I);
1877                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1878                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
1879                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
1880                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1881                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1882               }
1883               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
1884             }
1885             break;
1886           case Instruction::SetLT:
1887             switch (RHSCC) {
1888             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1889             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
1890             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
1891               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
1892             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
1893             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
1894               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1895             }
1896           case Instruction::SetGT:
1897             switch (RHSCC) {
1898             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
1899             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
1900               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1901             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
1902               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1903             case Instruction::SetNE:
1904               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
1905                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
1906               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
1907             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
1908               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
1909             }
1910           }
1911         }
1912   }
1913
1914   return Changed ? &I : 0;
1915 }
1916
1917 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
1918   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1919   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1920
1921   if (isa<UndefValue>(Op1))
1922     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
1923                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
1924
1925   // or X, X = X   or X, 0 == X
1926   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
1927     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1928
1929   // or X, -1 == -1
1930   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1931     // If X is known to only contain bits that already exist in RHS, just
1932     // replace this instruction with RHS directly.
1933     if (MaskedValueIsZero(Op0,
1934                           cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(RHS))))
1935       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1936
1937     ConstantInt *C1; Value *X;
1938     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
1939     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1940       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0->getName());
1941       Op0->setName("");
1942       InsertNewInstBefore(Or, I);
1943       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
1944     }
1945
1946     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
1947     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
1948       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
1949       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
1950       InsertNewInstBefore(Or, I);
1951       return BinaryOperator::createXor(Or,
1952                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
1953     }
1954
1955     // Try to fold constant and into select arguments.
1956     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1957       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1958         return R;
1959     if (isa<PHINode>(Op0))
1960       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1961         return NV;
1962   }
1963
1964   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
1965
1966   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
1967     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
1968       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1969   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
1970     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
1971       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1972
1973   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1974   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1975       MaskedValueIsZero(Op1, C1)) {
1976     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1, Op0->getName());
1977     Op0->setName("");
1978     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
1979   }
1980
1981   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
1982   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1983       MaskedValueIsZero(Op0, C1)) {
1984     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0, Op1->getName());
1985     Op0->setName("");
1986     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
1987   }
1988
1989   // (A & C1)|(B & C2)
1990   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
1991       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
1992
1993     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
1994       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
1995
1996
1997     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
1998     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
1999     // replace with V+N.
2000     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
2001       Value *V1, *V2;
2002       if ((C2->getRawValue() & (C2->getRawValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
2003           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2004         // Add commutes, try both ways.
2005         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2))
2006           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2007         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2))
2008           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2009       }
2010       // Or commutes, try both ways.
2011       if ((C1->getRawValue() & (C1->getRawValue()+1)) == 0 &&
2012           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2013         // Add commutes, try both ways.
2014         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1))
2015           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2016         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1))
2017           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2018       }
2019     }
2020   }
2021
2022   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
2023     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
2024       return ReplaceInstUsesWith(I,
2025                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2026   } else {
2027     A = 0;
2028   }
2029   // Note, A is still live here!
2030   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
2031     if (Op0 == B)
2032       return ReplaceInstUsesWith(I,
2033                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2034
2035     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2036     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2037       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
2038                                               I.getName()+".demorgan"), I);
2039       return BinaryOperator::createNot(And);
2040     }
2041   }
2042
2043   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2044   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
2045     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2046       return R;
2047
2048     Value *LHSVal, *RHSVal;
2049     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2050     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2051     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2052       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2053         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
2054             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2055             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2056             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2057           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2058           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2059           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2060           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2061             std::swap(LHS, RHS);
2062             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2063             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2064           }
2065
2066           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2067           // comparing a value against two constants and or'ing the result
2068           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2069           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2070           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2071           // equal.
2072           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2073
2074           switch (LHSCC) {
2075           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2076           case Instruction::SetEQ:
2077             switch (RHSCC) {
2078             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2079             case Instruction::SetEQ:
2080               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
2081                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2082                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2083                                                       LHSVal->getName()+".off");
2084                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2085                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2086                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2087                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
2088                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2089                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2090               }
2091               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
2092
2093             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 | X > 14) -> no change
2094               break;
2095             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
2096             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
2097               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2098             }
2099             break;
2100           case Instruction::SetNE:
2101             switch (RHSCC) {
2102             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2103             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
2104             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
2105               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2106             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
2107             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15)  -> true
2108               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2109             }
2110             break;
2111           case Instruction::SetLT:
2112             switch (RHSCC) {
2113             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2114             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
2115               break;
2116             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
2117               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
2118             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
2119             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
2120               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2121             }
2122             break;
2123           case Instruction::SetGT:
2124             switch (RHSCC) {
2125             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2126             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
2127             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
2128               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2129             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
2130             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
2131               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2132             }
2133           }
2134         }
2135   }
2136
2137   return Changed ? &I : 0;
2138 }
2139
2140 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
2141 struct XorSelf {
2142   Value *RHS;
2143   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2144   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2145   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
2146     return &Xor;
2147   }
2148 };
2149
2150
2151 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2152   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2153   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2154
2155   if (isa<UndefValue>(Op1))
2156     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
2157
2158   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
2159   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
2160     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
2161     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2162   }
2163
2164   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2165     // xor X, 0 == X
2166     if (RHS->isNullValue())
2167       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2168
2169     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2170       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
2171       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
2172         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
2173           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
2174                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
2175
2176       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2177       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2178         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2179           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2180           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2181                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2182           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2183         }
2184
2185       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2186       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
2187         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
2188         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2189           Instruction *NotY =
2190             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
2191                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2192           InsertNewInstBefore(NotY, I);
2193           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
2194         }
2195       }
2196
2197       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2198         switch (Op0I->getOpcode()) {
2199         case Instruction::Add:
2200           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2201           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2202             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2203             return BinaryOperator::createSub(
2204                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2205                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2206                                           Op0I->getOperand(0));
2207           }
2208           break;
2209         case Instruction::And:
2210           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
2211           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
2212             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
2213           break;
2214         case Instruction::Or:
2215           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
2216           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
2217             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
2218           break;
2219         default: break;
2220         }
2221     }
2222
2223     // Try to fold constant and into select arguments.
2224     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2225       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2226         return R;
2227     if (isa<PHINode>(Op0))
2228       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2229         return NV;
2230   }
2231
2232   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2233     if (X == Op1)
2234       return ReplaceInstUsesWith(I,
2235                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2236
2237   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2238     if (X == Op0)
2239       return ReplaceInstUsesWith(I,
2240                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2241
2242   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
2243     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2244       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2245         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
2246         I.swapOperands();
2247         std::swap(Op0, Op1);
2248       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2249         I.swapOperands();
2250         std::swap(Op0, Op1);
2251       }
2252     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2253       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
2254         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
2255       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
2256         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
2257     }
2258
2259   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2260     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
2261       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
2262         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
2263       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
2264         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
2265                                                      Op1->getName()+".not"), I);
2266         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
2267       }
2268     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2269       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
2270         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2271       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
2272         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2273     }
2274
2275   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2276   Value *A, *B; ConstantInt *C1, *C2;
2277   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2278       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2))) &&
2279       ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
2280     return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
2281
2282   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2283   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
2284     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2285       return R;
2286
2287   return Changed ? &I : 0;
2288 }
2289
2290 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
2291 /// overflowed for this type.
2292 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2293                             ConstantInt *In2) {
2294   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
2295   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
2296 }
2297
2298 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
2299   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
2300 }
2301
2302 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
2303 /// overflowed for this type.
2304 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2305                             ConstantInt *In2) {
2306   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
2307
2308   if (In1->getType()->isUnsigned())
2309     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
2310            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
2311   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
2312     return false;
2313   if (isPositive(In1))
2314     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
2315            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2316   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
2317          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2318 }
2319
2320 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2321 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2322 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2323 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
2324   TargetData &TD = IC.getTargetData();
2325   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2326   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
2327   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
2328   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
2329
2330   // Build a mask for high order bits.
2331   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL;
2332   PtrSizeMask >>= 64-(TD.getPointerSize()*8);
2333
2334   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2335     Value *Op = GEP->getOperand(i);
2336     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2337     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantUInt::get(UIntPtrTy, Size),
2338                                             SIntPtrTy);
2339     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2340       if (!OpC->isNullValue()) {
2341         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
2342         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
2343         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
2344           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
2345         else {
2346           // Emit an add instruction.
2347           Result = IC.InsertNewInstBefore(
2348              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
2349                                        GEP->getName()+".offs"), I);
2350         }
2351       }
2352     } else {
2353       // Convert to correct type.
2354       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
2355                                                Op->getName()+".c"), I);
2356       if (Size != 1)
2357         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2358         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
2359                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
2360
2361       // Emit an add instruction.
2362       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
2363                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
2364     }
2365   }
2366   return Result;
2367 }
2368
2369 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
2370 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
2371 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
2372                                         Instruction::BinaryOps Cond,
2373                                         Instruction &I) {
2374   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
2375
2376   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
2377     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
2378       RHS = CI->getOperand(0);
2379
2380   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
2381   if (PtrBase == RHS) {
2382     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
2383     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
2384     // index is zero or not.
2385     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
2386       Instruction *InVal = 0;
2387       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
2388       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2389         bool EmitIt = true;
2390         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
2391           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
2392             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2393           if (C->isNullValue())
2394             EmitIt = false;
2395           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
2396             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
2397           } else if (isa<ConstantInt>(C))
2398             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2399                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
2400         }
2401
2402         if (EmitIt) {
2403           Instruction *Comp =
2404             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
2405                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
2406           if (InVal == 0)
2407             InVal = Comp;
2408           else {
2409             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
2410             InsertNewInstBefore(Comp, I);
2411             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
2412               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
2413             else                              // True if all are equal
2414               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
2415           }
2416         }
2417       }
2418
2419       if (InVal)
2420         return InVal;
2421       else
2422         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
2423                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2424     }
2425
2426     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2427     // the result to fold to a constant!
2428     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
2429       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
2430       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2431       return new SetCondInst(Cond, Offset,
2432                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
2433     }
2434   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
2435     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
2436     // compare the base pointer.
2437     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
2438       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
2439       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
2440                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
2441       if (IndicesTheSame)
2442         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2443           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2444             IndicesTheSame = false;
2445             break;
2446           }
2447
2448       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
2449       if (IndicesTheSame)
2450         return new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0),
2451                                GEPRHS->getOperand(0));
2452
2453       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
2454       // different, bail out.
2455       return 0;
2456     }
2457
2458     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
2459     bool AllZeros = true;
2460     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2461       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
2462           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2463         AllZeros = false;
2464         break;
2465       }
2466     if (AllZeros)
2467       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
2468                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
2469
2470     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
2471     AllZeros = true;
2472     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2473       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
2474           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2475         AllZeros = false;
2476         break;
2477       }
2478     if (AllZeros)
2479       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
2480
2481     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
2482       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
2483       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
2484       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
2485       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2486         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2487           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
2488                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
2489             // Irreconcilable differences.
2490             NumDifferences = 2;
2491             break;
2492           } else {
2493             if (NumDifferences++) break;
2494             DiffOperand = i;
2495           }
2496         }
2497
2498       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
2499         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2500                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2501       else if (NumDifferences == 1) {
2502         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
2503         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
2504
2505         // Convert the operands to signed values to make sure to perform a
2506         // signed comparison.
2507         const Type *NewTy = LHSV->getType()->getSignedVersion();
2508         if (LHSV->getType() != NewTy)
2509           LHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(LHSV, NewTy,
2510                                                   LHSV->getName()), I);
2511         if (RHSV->getType() != NewTy)
2512           RHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(RHSV, NewTy,
2513                                                   RHSV->getName()), I);
2514         return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
2515       }
2516     }
2517
2518     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2519     // the result to fold to a constant!
2520     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
2521         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
2522       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
2523       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2524       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
2525       return new SetCondInst(Cond, L, R);
2526     }
2527   }
2528   return 0;
2529 }
2530
2531
2532 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(SetCondInst &I) {
2533   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2534   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2535   const Type *Ty = Op0->getType();
2536
2537   // setcc X, X
2538   if (Op0 == Op1)
2539     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
2540
2541   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
2542     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
2543
2544   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
2545   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
2546   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
2547        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
2548       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
2549        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
2550     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
2551
2552   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2553   if (Ty == Type::BoolTy) {
2554     switch (I.getOpcode()) {
2555     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
2556     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
2557       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2558       InsertNewInstBefore(Xor, I);
2559       return BinaryOperator::createNot(Xor);
2560     }
2561     case Instruction::SetNE:
2562       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
2563
2564     case Instruction::SetGT:
2565       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
2566       // FALL THROUGH
2567     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
2568       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2569       InsertNewInstBefore(Not, I);
2570       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
2571     }
2572     case Instruction::SetGE:
2573       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
2574       // FALL THROUGH
2575     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
2576       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2577       InsertNewInstBefore(Not, I);
2578       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
2579     }
2580     }
2581   }
2582
2583   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
2584   // can be folded into the comparison.
2585   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2586     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
2587     if (CI->isMinValue()) {
2588       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
2589         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2590       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
2591         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2592       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
2593         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2594       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
2595         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2596
2597     } else if (CI->isMaxValue()) {
2598       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
2599         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2600       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
2601         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2602       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
2603         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2604       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
2605         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2606
2607       // Comparing against a value really close to min or max?
2608     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
2609       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
2610         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
2611       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
2612         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
2613
2614     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
2615       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
2616         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
2617       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
2618         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
2619     }
2620
2621     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
2622     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
2623     // already been handled above, this requires little checking.
2624     //
2625     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
2626       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
2627     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
2628       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
2629
2630     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2631       switch (LHSI->getOpcode()) {
2632       case Instruction::And:
2633         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
2634             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
2635           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
2636           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
2637           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
2638           // access.
2639           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
2640           ConstantUInt *ShAmt;
2641           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
2642           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2643           const Type *Ty = LHSI->getType();
2644
2645           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
2646           // into the mask.  This can only happen with signed shift
2647           // rights, as they sign-extend.
2648           if (ShAmt) {
2649             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
2650                            Shift->getType()->isUnsigned();
2651             if (!CanFold) {
2652               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
2653               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
2654               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getValue();
2655               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
2656
2657               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShAmtVal);
2658               Constant *ShVal =
2659                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), OShAmt);
2660               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
2661                 CanFold = true;
2662             }
2663
2664             if (CanFold) {
2665               Constant *NewCst;
2666               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2667                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
2668               else
2669                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
2670
2671               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
2672               // compared.
2673               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
2674                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
2675                 // As a special case, check to see if this means that the
2676                 // result is always true or false now.
2677                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2678                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2679                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
2680                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2681               } else {
2682                 I.setOperand(1, NewCst);
2683                 Constant *NewAndCST;
2684                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2685                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
2686                 else
2687                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
2688                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
2689                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
2690                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
2691                 AddUsesToWorkList(I);
2692                 return &I;
2693               }
2694             }
2695           }
2696         }
2697         break;
2698
2699       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
2700         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2701           switch (I.getOpcode()) {
2702           default: break;
2703           case Instruction::SetEQ:
2704           case Instruction::SetNE: {
2705             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2706
2707             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
2708             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
2709             // simplified.
2710             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
2711               break;
2712
2713             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2714             // comparison cannot succeed.
2715             Constant *Comp =
2716               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
2717             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2718               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2719               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2720               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2721             }
2722
2723             if (LHSI->hasOneUse()) {
2724               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2725               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
2726               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
2727
2728               Constant *Mask;
2729               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2730                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2731               } else if (ShAmtVal != 0) {
2732                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2733               } else {
2734                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
2735               }
2736
2737               Instruction *AndI =
2738                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2739                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2740               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2741               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2742                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
2743             }
2744           }
2745           }
2746         }
2747         break;
2748
2749       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
2750         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2751           switch (I.getOpcode()) {
2752           default: break;
2753           case Instruction::SetEQ:
2754           case Instruction::SetNE: {
2755
2756             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
2757             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
2758             // simplified.
2759             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2760             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
2761               break;
2762
2763             // If we are comparing against bits always shifted out, the
2764             // comparison cannot succeed.
2765             Constant *Comp =
2766               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
2767
2768             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
2769               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2770               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
2771               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
2772             }
2773
2774             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
2775               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
2776
2777               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
2778               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
2779               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
2780
2781               Constant *Mask;
2782               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
2783                 Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
2784                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
2785               } else {
2786                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
2787               }
2788
2789               Instruction *AndI =
2790                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
2791                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
2792               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
2793               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
2794                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
2795             }
2796             break;
2797           }
2798           }
2799         }
2800         break;
2801
2802       case Instruction::Div:
2803         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
2804         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
2805           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
2806           // Determine, based on the divide type, what the range is being
2807           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
2808           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
2809           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
2810           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
2811
2812           ConstantInt *Prod;
2813           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
2814
2815           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
2816
2817           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
2818           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
2819             LoBound = Prod;
2820             LoOverflow = ProdOV;
2821             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
2822           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
2823             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
2824               // Can't overflow.
2825               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
2826               HiBound = DivRHS;
2827             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
2828               LoBound = Prod;
2829               LoOverflow = ProdOV;
2830               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
2831             } else {                       // (X / pos) op neg
2832               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
2833               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
2834                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
2835               HiBound = Prod;
2836               HiOverflow = ProdOV;
2837             }
2838           } else {                                     // Divisor is < 0.
2839             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
2840               LoBound = AddOne(DivRHS);
2841               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2842               if (HiBound == DivRHS)
2843                 LoBound = 0;  // - INTMIN = INTMIN
2844             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
2845               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
2846               if (!LoOverflow)
2847                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
2848               HiBound = AddOne(Prod);
2849             } else {                       // (X / neg) op neg
2850               LoBound = Prod;
2851               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
2852               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
2853             }
2854
2855             // Dividing by a negate swaps the condition.
2856             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
2857           }
2858
2859           if (LoBound) {
2860             Value *X = LHSI->getOperand(0);
2861             switch (Opcode) {
2862             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
2863             case Instruction::SetEQ:
2864               if (LoOverflow && HiOverflow)
2865                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2866               else if (HiOverflow)
2867                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
2868               else if (LoOverflow)
2869                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
2870               else
2871                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
2872             case Instruction::SetNE:
2873               if (LoOverflow && HiOverflow)
2874                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2875               else if (HiOverflow)
2876                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2877               else if (LoOverflow)
2878                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2879               else
2880                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
2881             case Instruction::SetLT:
2882               if (LoOverflow)
2883                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2884               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
2885             case Instruction::SetGT:
2886               if (HiOverflow)
2887                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2888               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
2889             }
2890           }
2891         }
2892         break;
2893       }
2894
2895     // Simplify seteq and setne instructions...
2896     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
2897         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
2898       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
2899
2900       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
2901       // operand is a constant, simplify a bit.
2902       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2903         switch (BO->getOpcode()) {
2904         case Instruction::Rem:
2905           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
2906           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
2907               BO->hasOneUse() &&
2908               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1) {
2909             int64_t V = cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
2910             if (isPowerOf2_64(V)) {
2911               unsigned L2 = Log2_64(V);
2912               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
2913               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
2914                                                              UTy, "tmp"), I);
2915               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
2916               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
2917                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
2918               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
2919                                             Constant::getNullValue(UTy));
2920             }
2921           }
2922           break;
2923
2924         case Instruction::Add:
2925           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
2926           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2927             if (BO->hasOneUse())
2928               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2929                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
2930           } else if (CI->isNullValue()) {
2931             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
2932             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
2933             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
2934
2935             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
2936               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
2937             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
2938               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
2939             else if (BO->hasOneUse()) {
2940               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
2941               BO->setName("");
2942               InsertNewInstBefore(Neg, I);
2943               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
2944             }
2945           }
2946           break;
2947         case Instruction::Xor:
2948           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
2949           // the explicit xor.
2950           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
2951             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2952                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
2953
2954           // FALLTHROUGH
2955         case Instruction::Sub:
2956           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
2957           if (CI->isNullValue())
2958             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
2959                                    BO->getOperand(1));
2960           break;
2961
2962         case Instruction::Or:
2963           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
2964           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
2965           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
2966             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
2967             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
2968               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2969           }
2970           break;
2971
2972         case Instruction::And:
2973           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
2974             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
2975             // comparison can never succeed!
2976             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
2977                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
2978               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
2979
2980             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
2981             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
2982               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
2983                                      Instruction::SetNE, Op0,
2984                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
2985
2986             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
2987             // to be a signed value as appropriate.
2988             if (isSignBit(BOC)) {
2989               Value *X = BO->getOperand(0);
2990               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
2991               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
2992                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
2993                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
2994               }
2995               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
2996                                          Instruction::SetGE, X,
2997                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
2998             }
2999
3000             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
3001             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
3002               Value *X = BO->getOperand(0);
3003               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
3004
3005               // If 'X' is signed, insert a cast now.
3006               if (NegX->getType()->isSigned()) {
3007                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
3008                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3009                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
3010               }
3011
3012               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
3013                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
3014             }
3015
3016           }
3017         default: break;
3018         }
3019       }
3020     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
3021       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
3022       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3023         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
3024         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
3025         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3026         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3027             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3028           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
3029                  "Source and destination signednesses should differ!");
3030           if (Cast->getType()->isSigned()) {
3031             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
3032             // vicinity of zero.
3033             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
3034               // X < 0  => x > 127
3035               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3036                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize-1))-1));
3037             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3038                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
3039               // X > -1  => x < 128
3040               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3041                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize-1)));
3042           } else {
3043             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
3044             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
3045                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
3046               // X < 128 => X > -1
3047               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3048                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
3049             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3050                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
3051               // X > 127 => X < 0
3052               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3053                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
3054           }
3055         }
3056       }
3057     }
3058   }
3059
3060   // Handle setcc with constant RHS's that can be integer, FP or pointer.
3061   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3062     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3063       switch (LHSI->getOpcode()) {
3064       case Instruction::GetElementPtr:
3065         if (RHSC->isNullValue()) {
3066           // Transform setcc GEP P, int 0, int 0, int 0, null -> setcc P, null
3067           bool isAllZeros = true;
3068           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
3069             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
3070                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
3071               isAllZeros = false;
3072               break;
3073             }
3074           if (isAllZeros)
3075             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
3076                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3077         }
3078         break;
3079
3080       case Instruction::PHI:
3081         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3082           return NV;
3083         break;
3084       case Instruction::Select:
3085         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3086         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3087         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3088         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
3089         if (LHSI->hasOneUse()) {
3090           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3091             // Fold the known value into the constant operand.
3092             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3093             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3094             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3095                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
3096                                                       I.getName()), I);
3097           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3098             // Fold the known value into the constant operand.
3099             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3100             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3101             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3102                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
3103                                                       I.getName()), I);
3104           }
3105         }
3106
3107         if (Op1)
3108           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3109         break;
3110       }
3111   }
3112
3113   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
3114   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
3115     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
3116       return NI;
3117   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
3118     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
3119                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
3120       return NI;
3121
3122   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
3123   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
3124   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3125     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
3126     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
3127         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
3128         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3129          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
3130       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3131       // operand, where it can often be eliminated completely.
3132       Op0 = CastOp0;
3133
3134       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
3135       // well.
3136       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3137         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
3138                                                                Op0->getType()))
3139           Op1 = CI2->getOperand(0);
3140
3141       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3142       if (Op1->getType() != Op0->getType())
3143         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3144           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
3145         } else {
3146           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
3147           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
3148           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
3149         }
3150       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
3151     }
3152
3153     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
3154     // This comes up when you have code like
3155     //   int X = A < B;
3156     //   if (X) ...
3157     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3158     // with a constant or another cast from the same type.
3159     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3160       if (Instruction *R = visitSetCondInstWithCastAndCast(I))
3161         return R;
3162   }
3163   return Changed ? &I : 0;
3164 }
3165
3166 // visitSetCondInstWithCastAndCast - Handle setcond (cast x to y), (cast/cst).
3167 // We only handle extending casts so far.
3168 //
3169 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI) {
3170   Value *LHSCIOp = cast<CastInst>(SCI.getOperand(0))->getOperand(0);
3171   const Type *SrcTy = LHSCIOp->getType();
3172   const Type *DestTy = SCI.getOperand(0)->getType();
3173   Value *RHSCIOp;
3174
3175   if (!DestTy->isIntegral() || !SrcTy->isIntegral())
3176     return 0;
3177
3178   unsigned SrcBits  = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3179   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3180   if (SrcBits >= DestBits) return 0;  // Only handle extending cast.
3181
3182   // Is this a sign or zero extension?
3183   bool isSignSrc  = SrcTy->isSigned();
3184   bool isSignDest = DestTy->isSigned();
3185
3186   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(SCI.getOperand(1))) {
3187     // Not an extension from the same type?
3188     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
3189     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) return 0;
3190   } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SCI.getOperand(1))) {
3191     // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3192     // reextended to DestTy.
3193     Constant *Res = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
3194
3195     if (ConstantExpr::getCast(Res, DestTy) == CI) {
3196       RHSCIOp = Res;
3197     } else {
3198       // If the value cannot be represented in the shorter type, we cannot emit
3199       // a simple comparison.
3200       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3201         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::False);
3202       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetNE)
3203         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::True);
3204
3205       // Evaluate the comparison for LT.
3206       Value *Result;
3207       if (DestTy->isSigned()) {
3208         // We're performing a signed comparison.
3209         if (isSignSrc) {
3210           // Signed extend and signed comparison.
3211           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0) // X < (small) --> false
3212             Result = ConstantBool::False;
3213           else
3214             Result = ConstantBool::True;              // X < (large) --> true
3215         } else {
3216           // Unsigned extend and signed comparison.
3217           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0)
3218             Result = ConstantBool::False;
3219           else
3220             Result = ConstantBool::True;
3221         }
3222       } else {
3223         // We're performing an unsigned comparison.
3224         if (!isSignSrc) {
3225           // Unsigned extend & compare -> always true.
3226           Result = ConstantBool::True;
3227         } else {
3228           // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
3229           // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
3230           Constant *NegOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
3231           Result = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSetGT(LHSCIOp,
3232                                                   NegOne, SCI.getName()), SCI);
3233         }
3234       }
3235
3236       // Finally, return the value computed.
3237       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetLT) {
3238         return ReplaceInstUsesWith(SCI, Result);
3239       } else {
3240         assert(SCI.getOpcode()==Instruction::SetGT &&"SetCC should be folded!");
3241         if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
3242           return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantExpr::getNot(CI));
3243         else
3244           return BinaryOperator::createNot(Result);
3245       }
3246     }
3247   } else {
3248     return 0;
3249   }
3250
3251   // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
3252   return BinaryOperator::create(SCI.getOpcode(), LHSCIOp, RHSCIOp);
3253 }
3254
3255 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
3256   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
3257   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3258   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3259
3260   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
3261   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
3262   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
3263       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
3264     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3265
3266   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
3267     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
3268       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3269     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
3270       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3271   }
3272   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3273     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())// X << undef, X >>u undef -> 0
3274       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3275     else
3276       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
3277   }
3278
3279   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
3280   if (!isLeftShift)
3281     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
3282       if (CSI->isAllOnesValue())
3283         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
3284
3285   // Try to fold constant and into select arguments.
3286   if (isa<Constant>(Op0))
3287     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
3288       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3289         return R;
3290
3291   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
3292   if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned()) {
3293     if (MaskedValueIsZero(Op0, ConstantInt::getMinValue(I.getType()))) {
3294       Value *V = InsertCastBefore(Op0, I.getType()->getUnsignedVersion(), I);
3295       V = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, V, Op1,
3296                                             I.getName()), I);
3297       return new CastInst(V, I.getType());
3298     }
3299   }
3300
3301   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1)) {
3302     // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
3303     // of a signed value.
3304     //
3305     unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3306     if (CUI->getValue() >= TypeBits) {
3307       if (!Op0->getType()->isSigned() || isLeftShift)
3308         return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3309       else {
3310         I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
3311         return &I;
3312       }
3313     }
3314
3315     // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
3316     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3317       if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
3318         if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3319           return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
3320                                            ConstantExpr::getShl(BOOp, CUI));
3321
3322     // Try to fold constant and into select arguments.
3323     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3324       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3325         return R;
3326     if (isa<PHINode>(Op0))
3327       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3328         return NV;
3329
3330     if (Op0->hasOneUse()) {
3331       // If this is a SHL of a sign-extending cast, see if we can turn the input
3332       // into a zero extending cast (a simple strength reduction).
3333       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3334         const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
3335         if (isLeftShift && SrcTy->isInteger() && SrcTy->isSigned() &&
3336             SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
3337                    CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3338           // We can change it to a zero extension if we are shifting out all of
3339           // the sign extended bits.  To check this, form a mask of all of the
3340           // sign extend bits, then shift them left and see if we have anything
3341           // left.
3342           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy); //     1111
3343           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());   // 00001111
3344           Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);   // 1's in the sign bits: 11110000
3345           if (ConstantExpr::getShl(Mask, CUI)->isNullValue()) {
3346             // If the shift is nuking all of the sign bits, change this to a
3347             // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
3348             // unsigned, then to the requested size.
3349             Value *CastOp = CI->getOperand(0);
3350             Instruction *NC =
3351               new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
3352                            CI->getName()+".uns");
3353             NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3354             // Finally, insert a replacement for CI.
3355             NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
3356             CI->setName("");
3357             NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3358             WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
3359             I.setOperand(0, NC);
3360             return &I;               // The SHL operand was modified.
3361           }
3362         }
3363       }
3364
3365       if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3366         // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3367         switch (Op0BO->getOpcode()) {
3368         default: break;
3369         case Instruction::Add:
3370         case Instruction::And:
3371         case Instruction::Or:
3372         case Instruction::Xor:
3373           // These operators commute.
3374           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3375           if (ShiftInst *XS = dyn_cast<ShiftInst>(Op0BO->getOperand(1)))
3376             if (isLeftShift && XS->hasOneUse() && XS->getOperand(1) == CUI &&
3377                 XS->getOpcode() == Instruction::Shr) {
3378               Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3379                                               Op0BO->getOperand(0), CUI,
3380                                               Op0BO->getName());
3381               InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3382               Instruction *X = BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS,
3383                                                       XS->getOperand(0),
3384                                                       XS->getName());
3385               InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
3386               Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
3387               C2 = ConstantExpr::getShl(C2, CUI);
3388               return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
3389             }
3390           // Fall through.
3391         case Instruction::Sub:
3392           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3393           if (ShiftInst *XS = dyn_cast<ShiftInst>(Op0BO->getOperand(0)))
3394             if (isLeftShift && XS->hasOneUse() && XS->getOperand(1) == CUI &&
3395                 XS->getOpcode() == Instruction::Shr) {
3396               Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3397                                               Op0BO->getOperand(1), CUI,
3398                                               Op0BO->getName());
3399               InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3400               Instruction *X = BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS,
3401                                                       XS->getOperand(0),
3402                                                       XS->getName());
3403               InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
3404               Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
3405               C2 = ConstantExpr::getShl(C2, CUI);
3406               return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
3407             }
3408           break;
3409         }
3410
3411
3412         // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
3413         // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
3414         if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
3415           bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
3416           bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
3417
3418           switch (Op0BO->getOpcode()) {
3419           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
3420           case Instruction::Add:
3421             isValid = isLeftShift;
3422             break;
3423           case Instruction::Or:
3424           case Instruction::Xor:
3425             highBitSet = false;
3426             break;
3427           case Instruction::And:
3428             highBitSet = true;
3429             break;
3430           }
3431
3432           // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
3433           // by the logical operation, do not perform the transformation.
3434           // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
3435           // the constant which would cause it to be modified for this
3436           // operation.
3437           //
3438           if (isValid && !isLeftShift && !I.getType()->isUnsigned()) {
3439             uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
3440             isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
3441           }
3442
3443           if (isValid) {
3444             Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, CUI);
3445
3446             Instruction *NewShift =
3447               new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), CUI,
3448                             Op0BO->getName());
3449             Op0BO->setName("");
3450             InsertNewInstBefore(NewShift, I);
3451
3452             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
3453                                           NewRHS);
3454           }
3455         }
3456       }
3457     }
3458
3459     // If this is a shift of a shift, see if we can fold the two together...
3460     if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3461       if (ConstantUInt *ShiftAmt1C =
3462                                  dyn_cast<ConstantUInt>(Op0SI->getOperand(1))) {
3463         unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getValue();
3464         unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)CUI->getValue();
3465
3466         // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2
3467         if (I.getOpcode() == Op0SI->getOpcode()) {
3468           unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift...
3469           if (Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits() < Amt)
3470             Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3471           return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0SI->getOperand(0),
3472                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
3473         }
3474
3475         // Check for (A << c1) >> c2 or visaversa.  If we are dealing with
3476         // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
3477         // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
3478         if (I.getType()->isUnsigned() || isLeftShift) {
3479           // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge...
3480           Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
3481           if (isLeftShift)
3482             C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
3483           else
3484             C = ConstantExpr::getShr(C, ShiftAmt1C);
3485
3486           Instruction *Mask =
3487             BinaryOperator::createAnd(Op0SI->getOperand(0), C,
3488                                       Op0SI->getOperand(0)->getName()+".mask");
3489           InsertNewInstBefore(Mask, I);
3490
3491           // Figure out what flavor of shift we should use...
3492           if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2)
3493             return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
3494           else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
3495             return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
3496                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
3497           } else {
3498             return new ShiftInst(Op0SI->getOpcode(), Mask,
3499                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3500           }
3501         }
3502       }
3503   }
3504
3505   return 0;
3506 }
3507
3508 enum CastType {
3509   Noop     = 0,
3510   Truncate = 1,
3511   Signext  = 2,
3512   Zeroext  = 3
3513 };
3514
3515 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
3516 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
3517 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
3518   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
3519          "Only works on integral types!");
3520   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSizeInBits();
3521   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSizeInBits();
3522
3523   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
3524   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
3525   if (Src->isSigned()) return Signext;
3526   return Zeroext;
3527 }
3528
3529
3530 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
3531 // instruction.
3532 //
3533 static inline bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
3534                                           const Type *DstTy, TargetData *TD) {
3535
3536   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
3537   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
3538   // int->float->int would not be allowed).
3539   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
3540     return true;
3541
3542   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
3543   // integers of the appropriate size for the code below.
3544   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
3545   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
3546   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
3547
3548   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
3549   // change...
3550   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
3551     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
3552     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
3553
3554     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
3555     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
3556     static const unsigned CastResult[] = {
3557       // First cast is noop
3558       0, 1, 2, 3,
3559       // First cast is a truncate
3560       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
3561       // First cast is a sign ext
3562       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
3563       // First cast is a zero ext
3564       3, 5, 3, 3,
3565     };
3566
3567     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
3568     switch (Result) {
3569     default: assert(0 && "Illegal table value!");
3570     case 0:
3571     case 1:
3572     case 2:
3573     case 3:
3574       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
3575       // truncates, we could eliminate more casts.
3576       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
3577     case 4:
3578       return false;  // Not possible to eliminate this here.
3579     case 5:
3580       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
3581       // is a truncate or noop.
3582       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
3583       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
3584         return true;
3585       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
3586       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
3587       return ResultCast == FirstCast;
3588     }
3589   }
3590   return false;
3591 }
3592
3593 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
3594   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
3595   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
3596     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
3597                                TD))
3598       return false;
3599   return true;
3600 }
3601
3602 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
3603 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
3604 /// casts that are known to not do anything...
3605 ///
3606 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
3607                                              Instruction *InsertBefore) {
3608   if (V->getType() == DestTy) return V;
3609   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
3610     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
3611
3612   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
3613   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
3614   return CI;
3615 }
3616
3617 // CastInst simplification
3618 //
3619 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
3620   Value *Src = CI.getOperand(0);
3621
3622   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
3623   // instruction...
3624   if (CI.getType() == Src->getType())
3625     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
3626
3627   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
3628     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
3629
3630   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
3631   // one!
3632   //
3633   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
3634     Value *A = CSrc->getOperand(0);
3635     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
3636                                CI.getType(), TD)) {
3637       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
3638       // has a good chance of making CSrc dead.
3639       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
3640       return &CI;
3641     }
3642
3643     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
3644     // to convert this into a logical 'and' instruction.
3645     //
3646     if (A->getType()->isInteger() &&
3647         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
3648         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
3649         CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
3650                     CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()&&
3651         A->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
3652               CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3653       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
3654              "Cannot have type bigger than ulong!");
3655       uint64_t AndValue = ~0ULL>>(64-CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
3656       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
3657                                           AndValue);
3658       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
3659       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
3660       if (And->getType() != CI.getType()) {
3661         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
3662         InsertNewInstBefore(And, CI);
3663         And = new CastInst(And, CI.getType());
3664       }
3665       return And;
3666     }
3667   }
3668
3669   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
3670   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
3671     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
3672                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
3673
3674   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
3675   // this into a cast of the original pointer!
3676   //
3677   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
3678     bool AllZeroOperands = true;
3679     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
3680       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
3681           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
3682         AllZeroOperands = false;
3683         break;
3684       }
3685     if (AllZeroOperands) {
3686       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
3687       return &CI;
3688     }
3689   }
3690
3691   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
3692   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
3693   //
3694   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
3695     if (AI->hasOneUse() && !AI->isArrayAllocation())
3696       if (const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType())) {
3697         // Get the type really allocated and the type casted to...
3698         const Type *AllocElTy = AI->getAllocatedType();
3699         const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
3700         if (AllocElTy->isSized() && CastElTy->isSized()) {
3701           uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
3702           uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
3703
3704           // If the allocation is for an even multiple of the cast type size
3705           if (CastElTySize && (AllocElTySize % CastElTySize == 0)) {
3706             Value *Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy,
3707                                          AllocElTySize/CastElTySize);
3708             std::string Name = AI->getName(); AI->setName("");
3709             AllocationInst *New;
3710             if (isa<MallocInst>(AI))
3711               New = new MallocInst(CastElTy, Amt, Name);
3712             else
3713               New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, Name);
3714             InsertNewInstBefore(New, *AI);
3715             return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
3716           }
3717         }
3718       }
3719
3720   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
3721     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
3722       return NV;
3723   if (isa<PHINode>(Src))
3724     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
3725       return NV;
3726
3727   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
3728   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
3729   // for now.
3730   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
3731     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
3732         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
3733       const Type *DestTy = CI.getType();
3734       unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3735       unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3736
3737       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
3738       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
3739
3740       switch (SrcI->getOpcode()) {
3741       case Instruction::Add:
3742       case Instruction::Mul:
3743       case Instruction::And:
3744       case Instruction::Or:
3745       case Instruction::Xor:
3746         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
3747         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
3748           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
3749           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
3750           // converting signedness, which is a noop.
3751           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
3752               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
3753             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
3754             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
3755             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
3756                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
3757           }
3758         }
3759
3760         // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
3761         if (SrcBitSize == 1 && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
3762             Op1 == ConstantBool::True &&
3763             (!Op0->hasOneUse() || !isa<SetCondInst>(Op0))) {
3764           Value *New = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, &CI);
3765           return BinaryOperator::createXor(New,
3766                                            ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
3767         }
3768         break;
3769       case Instruction::Shl:
3770         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
3771         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
3772         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
3773         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
3774         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
3775             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
3776           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
3777           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
3778         }
3779         break;
3780       case Instruction::Shr:
3781         // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
3782         // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
3783         // simplifications.
3784         if (DestBitSize < SrcBitSize && Src->getType()->isSigned() &&
3785             isa<ConstantInt>(Op1)) {
3786           unsigned ShiftAmt = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
3787           if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
3788             // Convert to unsigned.
3789             Value *N1 = InsertOperandCastBefore(Op0,
3790                                      Op0->getType()->getUnsignedVersion(), &CI);
3791             // Insert the new shift, which is now unsigned.
3792             N1 = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, N1,
3793                                                    Op1, Src->getName()), CI);
3794             return new CastInst(N1, CI.getType());
3795           }
3796         }
3797         break;
3798
3799       case Instruction::SetNE:
3800         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3801           if (Op1C->getRawValue() == 0) {
3802             // If the input only has the low bit set, simplify directly.
3803             Constant *Not1 =
3804               ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
3805             // cast (X != 0) to int  --> X if X&~1 == 0
3806             if (MaskedValueIsZero(Op0, cast<ConstantIntegral>(Not1))) {
3807               if (CI.getType() == Op0->getType())
3808                 return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
3809               else
3810                 return new CastInst(Op0, CI.getType());
3811             }
3812
3813             // If the input is an and with a single bit, shift then simplify.
3814             ConstantInt *AndRHS;
3815             if (match(Op0, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
3816               if (AndRHS->getRawValue() &&
3817                   (AndRHS->getRawValue() & (AndRHS->getRawValue()-1)) == 0) {
3818                 unsigned ShiftAmt = Log2_64(AndRHS->getRawValue());
3819                 // Perform an unsigned shr by shiftamt.  Convert input to
3820                 // unsigned if it is signed.
3821                 Value *In = Op0;
3822                 if (In->getType()->isSigned())
3823                   In = InsertNewInstBefore(new CastInst(In,
3824                         In->getType()->getUnsignedVersion(), In->getName()),CI);
3825                 // Insert the shift to put the result in the low bit.
3826                 In = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, In,
3827                                       ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt),
3828                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
3829                 if (CI.getType() == In->getType())
3830                   return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
3831                 else
3832                   return new CastInst(In, CI.getType());
3833               }
3834           }
3835         }
3836         break;
3837       case Instruction::SetEQ:
3838         // We if we are just checking for a seteq of a single bit and casting it
3839         // to an integer.  If so, shift the bit to the appropriate place then
3840         // cast to integer to avoid the comparison.
3841         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3842           // Is Op1C a power of two or zero?
3843           if ((Op1C->getRawValue() & Op1C->getRawValue()-1) == 0) {
3844             // cast (X == 1) to int -> X iff X has only the low bit set.
3845             if (Op1C->getRawValue() == 1) {
3846               Constant *Not1 =
3847                 ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
3848               if (MaskedValueIsZero(Op0, cast<ConstantIntegral>(Not1))) {
3849                 if (CI.getType() == Op0->getType())
3850                   return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
3851                 else
3852                   return new CastInst(Op0, CI.getType());
3853               }
3854             }
3855           }
3856         }
3857         break;
3858       }
3859     }
3860   return 0;
3861 }
3862
3863 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
3864 ///   %C = or %A, %B
3865 ///   %D = select %cond, %C, %A
3866 /// into:
3867 ///   %C = select %cond, %B, 0
3868 ///   %D = or %A, %C
3869 ///
3870 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
3871 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
3872 /// equal the other incoming value of the select.
3873 ///
3874 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
3875   switch (I->getOpcode()) {
3876   case Instruction::Add:
3877   case Instruction::Mul:
3878   case Instruction::And:
3879   case Instruction::Or:
3880   case Instruction::Xor:
3881     return 3;              // Can fold through either operand.
3882   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
3883   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
3884   case Instruction::Shr:
3885     return 1;
3886   default:
3887     return 0;              // Cannot fold
3888   }
3889 }
3890
3891 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
3892 /// function, return the identity constant that goes into the select.
3893 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
3894   switch (I->getOpcode()) {
3895   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
3896   case Instruction::Add:
3897   case Instruction::Sub:
3898   case Instruction::Or:
3899   case Instruction::Xor:
3900     return Constant::getNullValue(I->getType());
3901   case Instruction::Shl:
3902   case Instruction::Shr:
3903     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
3904   case Instruction::And:
3905     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
3906   case Instruction::Mul:
3907     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
3908   }
3909 }
3910
3911 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
3912 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
3913 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
3914                                           Instruction *FI) {
3915   if (TI->getNumOperands() == 1) {
3916     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
3917     // merge.
3918     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
3919       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
3920         return 0;
3921     } else {
3922       return 0;  // unknown unary op.
3923     }
3924
3925     // Fold this by inserting a select from the input values.
3926     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
3927                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
3928     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
3929     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
3930   }
3931
3932   // Only handle binary operators here.
3933   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
3934     return 0;
3935
3936   // Figure out if the operations have any operands in common.
3937   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
3938   bool MatchIsOpZero;
3939   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
3940     MatchOp  = TI->getOperand(0);
3941     OtherOpT = TI->getOperand(1);
3942     OtherOpF = FI->getOperand(1);
3943     MatchIsOpZero = true;
3944   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
3945     MatchOp  = TI->getOperand(1);
3946     OtherOpT = TI->getOperand(0);
3947     OtherOpF = FI->getOperand(0);
3948     MatchIsOpZero = false;
3949   } else if (!TI->isCommutative()) {
3950     return 0;
3951   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
3952     MatchOp  = TI->getOperand(0);
3953     OtherOpT = TI->getOperand(1);
3954     OtherOpF = FI->getOperand(0);
3955     MatchIsOpZero = true;
3956   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
3957     MatchOp  = TI->getOperand(1);
3958     OtherOpT = TI->getOperand(0);
3959     OtherOpF = FI->getOperand(1);
3960     MatchIsOpZero = true;
3961   } else {
3962     return 0;
3963   }
3964
3965   // If we reach here, they do have operations in common.
3966   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
3967                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
3968   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
3969
3970   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
3971     if (MatchIsOpZero)
3972       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
3973     else
3974       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
3975   } else {
3976     if (MatchIsOpZero)
3977       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
3978     else
3979       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
3980   }
3981 }
3982
3983 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
3984   Value *CondVal = SI.getCondition();
3985   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
3986   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
3987
3988   // select true, X, Y  -> X
3989   // select false, X, Y -> Y
3990   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
3991     if (C == ConstantBool::True)
3992       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
3993     else {
3994       assert(C == ConstantBool::False);
3995       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
3996     }
3997
3998   // select C, X, X -> X
3999   if (TrueVal == FalseVal)
4000     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4001
4002   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
4003     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4004   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
4005     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4006   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
4007     if (isa<Constant>(TrueVal))
4008       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4009     else
4010       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4011   }
4012
4013   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
4014     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
4015       if (C == ConstantBool::True) {
4016         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
4017         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
4018       } else {
4019         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
4020         Value *NotCond =
4021           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4022                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4023         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
4024       }
4025     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
4026       if (C == ConstantBool::False) {
4027         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
4028         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
4029       } else {
4030         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
4031         Value *NotCond =
4032           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4033                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4034         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
4035       }
4036     }
4037
4038   // Selecting between two integer constants?
4039   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
4040     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
4041       // select C, 1, 0 -> cast C to int
4042       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
4043         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
4044       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
4045         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
4046         Value *NotCond =
4047           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4048                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
4049         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
4050       }
4051
4052       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
4053       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
4054       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
4055       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
4056       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
4057         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
4058           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
4059                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
4060               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
4061               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
4062             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
4063               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
4064                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
4065                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
4066                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
4067                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
4068                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
4069                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
4070                 // false val is the zero.
4071                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
4072                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
4073                 Value *V = ICA;
4074                 if (ShouldNotVal)
4075                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
4076                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
4077                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
4078               }
4079     }
4080
4081   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
4082   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
4083     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
4084       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
4085       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4086         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4087       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
4088       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
4089         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4090       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
4091
4092     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
4093       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
4094       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4095         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4096       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
4097       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
4098         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4099       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
4100     }
4101   }
4102
4103   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4104     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4105       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
4106         bool isInverse = false;
4107         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
4108
4109         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
4110         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
4111           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
4112             return IV;
4113
4114         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
4115         // even legal for FP.
4116         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
4117             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
4118           AddOp = FI; SubOp = TI;
4119         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
4120                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
4121           AddOp = TI; SubOp = FI;
4122         }
4123
4124         if (AddOp) {
4125           Value *OtherAddOp = 0;
4126           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
4127             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
4128           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
4129             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
4130           }
4131
4132           if (OtherAddOp) {
4133             // So at this point we know we have:
4134             //        select C, (add X, Y), (sub X, ?)
4135             // We can do the transform profitably if either 'Y' = '?' or '?' is
4136             // a constant.
4137             if (SubOp->getOperand(1) == AddOp ||
4138                 isa<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4139               Value *NegVal;
4140               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4141                 NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
4142               } else {
4143                 NegVal = InsertNewInstBefore(
4144                            BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1)), SI);
4145               }
4146
4147               Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
4148               Value *NewFalseOp = NegVal;
4149               if (AddOp != TI)
4150                 std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
4151               Instruction *NewSel =
4152                 new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
4153
4154               NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4155               return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
4156             }
4157           }
4158         }
4159       }
4160
4161   // See if we can fold the select into one of our operands.
4162   if (SI.getType()->isInteger()) {
4163     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
4164     // transformation we are doing here.
4165     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4166       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
4167           !isa<Constant>(FalseVal))
4168         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
4169           unsigned OpToFold = 0;
4170           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
4171             OpToFold = 1;
4172           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
4173             OpToFold = 2;
4174           }
4175
4176           if (OpToFold) {
4177             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
4178             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
4179             Instruction *NewSel =
4180               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
4181                              Name);
4182             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4183             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
4184               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4185             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
4186               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4187             else {
4188               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4189             }
4190           }
4191         }
4192
4193     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4194       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
4195           !isa<Constant>(TrueVal))
4196         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
4197           unsigned OpToFold = 0;
4198           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
4199             OpToFold = 1;
4200           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
4201             OpToFold = 2;
4202           }
4203
4204           if (OpToFold) {
4205             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
4206             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
4207             Instruction *NewSel =
4208               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
4209                              Name);
4210             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4211             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
4212               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4213             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
4214               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4215             else {
4216               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4217             }
4218           }
4219         }
4220   }
4221
4222   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
4223     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
4224     SI.setOperand(1, FalseVal);
4225     SI.setOperand(2, TrueVal);
4226     return &SI;
4227   }
4228
4229   return 0;
4230 }
4231
4232
4233 // CallInst simplification
4234 //
4235 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
4236   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
4237   // visitCallSite.
4238   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(&CI)) {
4239     bool Changed = false;
4240
4241     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
4242     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
4243       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
4244
4245       // FIXME: Increase alignment here.
4246
4247       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
4248         if (CI->getRawValue() == 1) {
4249           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
4250           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
4251           // alignment is sufficient.
4252         }
4253     }
4254
4255     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
4256     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
4257     // into a call to memcpy.
4258     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI))
4259       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
4260         if (GVSrc->isConstant()) {
4261           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
4262           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction("llvm.memcpy",
4263                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
4264           CI.setOperand(0, MemCpy);
4265           Changed = true;
4266         }
4267
4268     if (Changed) return &CI;
4269   } else if (DbgStopPointInst *SPI = dyn_cast<DbgStopPointInst>(&CI)) {
4270     // If this stoppoint is at the same source location as the previous
4271     // stoppoint in the chain, it is not needed.
4272     if (DbgStopPointInst *PrevSPI =
4273         dyn_cast<DbgStopPointInst>(SPI->getChain()))
4274       if (SPI->getLineNo() == PrevSPI->getLineNo() &&
4275           SPI->getColNo() == PrevSPI->getColNo()) {
4276         SPI->replaceAllUsesWith(PrevSPI);
4277         return EraseInstFromFunction(CI);
4278       }
4279   }
4280
4281   return visitCallSite(&CI);
4282 }
4283
4284 // InvokeInst simplification
4285 //
4286 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
4287   return visitCallSite(&II);
4288 }
4289
4290 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
4291 //
4292 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
4293   bool Changed = false;
4294
4295   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
4296   // to the arguments of the call/invoke.
4297   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
4298
4299   Value *Callee = CS.getCalledValue();
4300
4301   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
4302     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
4303       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
4304       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
4305       // be unreachable, as the call is undefined.
4306       new StoreInst(ConstantBool::True,
4307                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), OldCall);
4308       if (!OldCall->use_empty())
4309         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
4310       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
4311         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
4312       return 0;
4313     }
4314
4315   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
4316     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
4317     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
4318     // that we can't modify the CFG here.
4319     new StoreInst(ConstantBool::True,
4320                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
4321                   CS.getInstruction());
4322
4323     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
4324       CS.getInstruction()->
4325         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
4326
4327     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
4328       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
4329       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4330                      ConstantBool::True, II);
4331     }
4332     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
4333   }
4334
4335   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
4336   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
4337   if (FTy->isVarArg()) {
4338     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
4339     // the call.
4340     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
4341            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
4342       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
4343         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
4344         // area, we can eliminate the use of the cast.
4345         Value *Op = CI->getOperand(0);
4346         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
4347           *I = Op;
4348           Changed = true;
4349         }
4350       }
4351   }
4352
4353   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
4354 }
4355
4356 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
4357 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
4358 //
4359 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
4360   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
4361   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
4362   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
4363     return false;
4364   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
4365   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
4366
4367   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
4368   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
4369   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
4370   //
4371   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
4372   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
4373
4374   // Check to see if we are changing the return type...
4375   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
4376     if (Callee->isExternal() &&
4377         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
4378         !Caller->use_empty())
4379       return false;   // Cannot transform this return value...
4380
4381     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
4382     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
4383     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
4384     // the critical edge).  Bail out in this case.
4385     if (!Caller->use_empty())
4386       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
4387         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
4388              UI != E; ++UI)
4389           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
4390             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
4391                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
4392               return false;
4393   }
4394
4395   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
4396   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
4397
4398   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
4399   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
4400     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
4401     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
4402     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
4403   }
4404
4405   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
4406       Callee->isExternal())
4407     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
4408
4409   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
4410   // inserting cast instructions as necessary...
4411   std::vector<Value*> Args;
4412   Args.reserve(NumActualArgs);
4413
4414   AI = CS.arg_begin();
4415   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
4416     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
4417     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
4418       Args.push_back(*AI);
4419     } else {
4420       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
4421                                          *Caller));
4422     }
4423   }
4424
4425   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
4426   // now...
4427   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
4428     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
4429
4430   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
4431   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
4432     if (!FT->isVarArg()) {
4433       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
4434                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
4435     } else {
4436       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
4437       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
4438         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
4439         if (PTy != (*AI)->getType()) {
4440           // Must promote to pass through va_arg area!
4441           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
4442           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
4443           Args.push_back(Cast);
4444         } else {
4445           Args.push_back(*AI);
4446         }
4447       }
4448     }
4449
4450   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
4451     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
4452
4453   Instruction *NC;
4454   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
4455     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4456                         Args, Caller->getName(), Caller);
4457     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
4458   } else {
4459     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
4460     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
4461       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
4462    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
4463   }
4464
4465   // Insert a cast of the return type as necessary...
4466   Value *NV = NC;
4467   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
4468     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
4469       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
4470
4471       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
4472       // non-phi, instruction in the normal successor block.
4473       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
4474         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
4475         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
4476         InsertNewInstBefore(NC, *I);
4477       } else {
4478         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
4479         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
4480       }
4481       AddUsersToWorkList(*Caller);
4482     } else {
4483       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
4484     }
4485   }
4486
4487   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
4488     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
4489   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
4490   removeFromWorkList(Caller);
4491   return true;
4492 }
4493
4494
4495 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
4496 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
4497 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
4498 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
4499   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
4500
4501   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
4502   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
4503   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
4504   // code size and simplifying code.
4505   Constant *ConstantOp = 0;
4506   const Type *CastSrcTy = 0;
4507   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
4508     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
4509   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
4510     // Can fold binop or shift if the RHS is a constant.
4511     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
4512     if (ConstantOp == 0) return 0;
4513   } else {
4514     return 0;  // Cannot fold this operation.
4515   }
4516
4517   // Check to see if all arguments are the same operation.
4518   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4519     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
4520     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
4521     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
4522       return 0;
4523     if (CastSrcTy) {
4524       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
4525         return 0;  // Cast operation must match.
4526     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
4527       return 0;
4528     }
4529   }
4530
4531   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
4532   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
4533   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
4534                                PN.getName()+".in");
4535   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
4536
4537   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
4538   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
4539
4540   // Add all operands to the new PHI.
4541   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4542     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
4543     if (NewInVal != InVal)
4544       InVal = 0;
4545     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
4546   }
4547
4548   Value *PhiVal;
4549   if (InVal) {
4550     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
4551     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
4552     PhiVal = InVal;
4553     delete NewPN;
4554   } else {
4555     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
4556     PhiVal = NewPN;
4557   }
4558
4559   // Insert and return the new operation.
4560   if (isa<CastInst>(FirstInst))
4561     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
4562   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
4563     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
4564   else
4565     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
4566                          PhiVal, ConstantOp);
4567 }
4568
4569 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
4570 /// that is dead.
4571 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
4572   if (PN->use_empty()) return true;
4573   if (!PN->hasOneUse()) return false;
4574
4575   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
4576   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
4577     return true;
4578
4579   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
4580     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
4581
4582   return false;
4583 }
4584
4585 // PHINode simplification
4586 //
4587 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
4588   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
4589     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
4590
4591   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
4592   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
4593   // constants.
4594   if (PN.hasOneUse())
4595     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
4596       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
4597         bool AllConstant = true;
4598         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
4599           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
4600             AllConstant = false;
4601             break;
4602           }
4603         if (AllConstant) {
4604           // Make a new PHI with all casted values.
4605           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
4606           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
4607             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
4608             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
4609                              PN.getIncomingBlock(i));
4610           }
4611
4612           // Update the cast instruction.
4613           CI->setOperand(0, New);
4614           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
4615           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
4616           return &PN;                // PN is now dead!
4617         }
4618       }
4619
4620   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
4621   // reducing code size.
4622   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
4623       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
4624     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
4625       return Result;
4626
4627   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
4628   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
4629   // PHI)... break the cycle.
4630   if (PN.hasOneUse())
4631     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
4632       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
4633       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
4634       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
4635         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
4636     }
4637
4638   return 0;
4639 }
4640
4641 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
4642                                       Instruction *InsertPoint,
4643                                       InstCombiner *IC) {
4644   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
4645   const Type *VTy = V->getType();
4646   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
4647     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
4648     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
4649                                              V->getName()), *InsertPoint);
4650   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
4651                                  *InsertPoint);
4652 }
4653
4654
4655 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
4656   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
4657   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
4658   // If so, eliminate the noop.
4659   if (GEP.getNumOperands() == 1)
4660     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
4661
4662   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
4663     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
4664
4665   bool HasZeroPointerIndex = false;
4666   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
4667     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
4668
4669   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
4670     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
4671
4672   // Eliminate unneeded casts for indices.
4673   bool MadeChange = false;
4674   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
4675   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
4676     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
4677       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
4678         Value *Src = CI->getOperand(0);
4679         const Type *SrcTy = Src->getType();
4680         const Type *DestTy = CI->getType();
4681         if (Src->getType()->isInteger()) {
4682           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
4683                        DestTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
4684             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
4685             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
4686             // 32-bit pointer platforms.
4687             if (DestTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()){
4688               MadeChange = true;
4689               GEP.setOperand(i, Src);
4690             }
4691           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
4692                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
4693             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
4694             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
4695             // pointer target.
4696             if (SrcTy->isSigned() ||
4697                 SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
4698               MadeChange = true;
4699               GEP.setOperand(i, Src);
4700             }
4701           }
4702         }
4703       }
4704       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
4705       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
4706       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
4707       // obvious.
4708       Value *Op = GEP.getOperand(i);
4709       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
4710         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
4711           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
4712                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
4713           MadeChange = true;
4714         } else {
4715           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
4716                                                 Op->getName()), GEP);
4717           GEP.setOperand(i, Op);
4718           MadeChange = true;
4719         }
4720
4721       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
4722       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
4723       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
4724         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
4725                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
4726         MadeChange = true;
4727       }
4728     }
4729   if (MadeChange) return &GEP;
4730
4731   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
4732   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
4733   // getelementptr instructions into a single instruction.
4734   //
4735   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
4736   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
4737     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
4738
4739   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
4740     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
4741     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
4742     // avoids us creating a TON of code in some cases.
4743     //
4744     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
4745         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
4746       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
4747
4748     std::vector<Value *> Indices;
4749
4750     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
4751     bool EndsWithSequential = false;
4752     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
4753            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
4754       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
4755
4756     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
4757     if (EndsWithSequential) {
4758       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
4759       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
4760       //
4761       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
4762       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
4763         Sum = GO1;
4764       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
4765         Sum = SO1;
4766       } else {
4767         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
4768         // target's pointer size.
4769         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
4770           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
4771             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
4772           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
4773             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
4774           } else {
4775             unsigned PS = TD->getPointerSize();
4776             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
4777               // Convert GO1 to SO1's type.
4778               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
4779
4780             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
4781               // Convert SO1 to GO1's type.
4782               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
4783             } else {
4784               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
4785               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
4786               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
4787             }
4788           }
4789         }
4790         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
4791           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
4792         else {
4793           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
4794           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
4795         }
4796       }
4797
4798       // Recycle the GEP we already have if possible.
4799       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
4800         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
4801         GEP.setOperand(1, Sum);
4802         return &GEP;
4803       } else {
4804         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
4805                        SrcGEPOperands.end()-1);
4806         Indices.push_back(Sum);
4807         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
4808       }
4809     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
4810                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
4811                SrcGEPOperands.size() != 1) {
4812       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
4813       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
4814                      SrcGEPOperands.end());
4815       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
4816     }
4817
4818     if (!Indices.empty())
4819       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
4820
4821   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
4822     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
4823     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
4824
4825     // Scan for nonconstants...
4826     std::vector<Constant*> Indices;
4827     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
4828     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
4829       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
4830
4831     if (I == E) {  // If they are all constants...
4832       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
4833
4834       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
4835       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
4836     }
4837   } else if (Value *X = isCast(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
4838     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
4839       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
4840     } else if (HasZeroPointerIndex) {
4841       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
4842       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
4843       //
4844       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
4845       //
4846       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
4847       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
4848       if (const ArrayType *XATy =
4849           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
4850         if (const ArrayType *CATy =
4851             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
4852           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
4853             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
4854             // to an array of the same type as the destination pointer
4855             // array.  Because the array type is never stepped over (there
4856             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
4857             GEP.setOperand(0, X);
4858             return &GEP;
4859           }
4860     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
4861       // Transform things like:
4862       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
4863       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
4864       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
4865       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
4866       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4867           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
4868           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
4869         Value *V = InsertNewInstBefore(
4870                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
4871                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
4872         return new CastInst(V, GEP.getType());
4873       }
4874
4875       // Transform things like:
4876       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
4877       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
4878       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
4879
4880       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
4881           (ResElTy == Type::SByteTy || ResElTy == Type::UByteTy)) {
4882         uint64_t ArrayEltSize =
4883             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
4884
4885         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
4886         // allow either a mul, shift, or constant here.
4887         Value *NewIdx = 0;
4888         ConstantInt *Scale = 0;
4889         if (ArrayEltSize == 1) {
4890           NewIdx = GEP.getOperand(1);
4891           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
4892         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
4893           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
4894           Scale = CI;
4895         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
4896           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
4897               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
4898             unsigned ShAmt =cast<ConstantUInt>(Inst->getOperand(1))->getValue();
4899             if (Inst->getType()->isSigned())
4900               Scale = ConstantSInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
4901             else
4902               Scale = ConstantUInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
4903             NewIdx = Inst->getOperand(0);
4904           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
4905                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
4906             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
4907             NewIdx = Inst->getOperand(0);
4908           }
4909         }
4910
4911         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
4912         // out, perform the transformation.
4913         if (Scale && Scale->getRawValue() % ArrayEltSize == 0) {
4914           if (ConstantSInt *C = dyn_cast<ConstantSInt>(Scale))
4915             Scale = ConstantSInt::get(C->getType(),
4916                                       (int64_t)C->getRawValue() /
4917                                       (int64_t)ArrayEltSize);
4918           else
4919             Scale = ConstantUInt::get(Scale->getType(),
4920                                       Scale->getRawValue() / ArrayEltSize);
4921           if (Scale->getRawValue() != 1) {
4922             Constant *C = ConstantExpr::getCast(Scale, NewIdx->getType());
4923             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
4924             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
4925           }
4926
4927           // Insert the new GEP instruction.
4928           Instruction *Idx =
4929             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
4930                                   NewIdx, GEP.getName());
4931           Idx = InsertNewInstBefore(Idx, GEP);
4932           return new CastInst(Idx, GEP.getType());
4933         }
4934       }
4935     }
4936   }
4937
4938   return 0;
4939 }
4940
4941 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
4942   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
4943   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
4944     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
4945       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
4946       AllocationInst *New = 0;
4947
4948       // Create and insert the replacement instruction...
4949       if (isa<MallocInst>(AI))
4950         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getName());
4951       else {
4952         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
4953         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getName());
4954       }
4955
4956       InsertNewInstBefore(New, AI);
4957
4958       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
4959       // allocas if possible...
4960       //
4961       BasicBlock::iterator It = New;
4962       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
4963
4964       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
4965       // insert our getelementptr instruction...
4966       //
4967       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
4968       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
4969                                        New->getName()+".sub", It);
4970
4971       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
4972       // allocation.
4973       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
4974     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
4975       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
4976     }
4977
4978   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
4979   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
4980   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
4981   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
4982       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
4983     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
4984
4985   return 0;
4986 }
4987
4988 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
4989   Value *Op = FI.getOperand(0);
4990
4991   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
4992   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
4993     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
4994       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
4995       return &FI;
4996     }
4997
4998   // free undef -> unreachable.
4999   if (isa<UndefValue>(Op)) {
5000     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
5001     new StoreInst(ConstantBool::True,
5002                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
5003     return EraseInstFromFunction(FI);
5004   }
5005
5006   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
5007   // when lots of inlining happens.
5008   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
5009     return EraseInstFromFunction(FI);
5010
5011   return 0;
5012 }
5013
5014
5015 /// GetGEPGlobalInitializer - Given a constant, and a getelementptr
5016 /// constantexpr, return the constant value being addressed by the constant
5017 /// expression, or null if something is funny.
5018 ///
5019 static Constant *GetGEPGlobalInitializer(Constant *C, ConstantExpr *CE) {
5020   if (CE->getOperand(1) != Constant::getNullValue(CE->getOperand(1)->getType()))
5021     return 0;  // Do not allow stepping over the value!
5022
5023   // Loop over all of the operands, tracking down which value we are
5024   // addressing...
5025   gep_type_iterator I = gep_type_begin(CE), E = gep_type_end(CE);
5026   for (++I; I != E; ++I)
5027     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*I)) {
5028       ConstantUInt *CU = cast<ConstantUInt>(I.getOperand());
5029       assert(CU->getValue() < STy->getNumElements() &&
5030              "Struct index out of range!");
5031       unsigned El = (unsigned)CU->getValue();
5032       if (ConstantStruct *CS = dyn_cast<ConstantStruct>(C)) {
5033         C = CS->getOperand(El);
5034       } else if (isa<ConstantAggregateZero>(C)) {
5035         C = Constant::getNullValue(STy->getElementType(El));
5036       } else if (isa<UndefValue>(C)) {
5037         C = UndefValue::get(STy->getElementType(El));
5038       } else {
5039         return 0;
5040       }
5041     } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand())) {
5042       const ArrayType *ATy = cast<ArrayType>(*I);
5043       if ((uint64_t)CI->getRawValue() >= ATy->getNumElements()) return 0;
5044       if (ConstantArray *CA = dyn_cast<ConstantArray>(C))
5045         C = CA->getOperand((unsigned)CI->getRawValue());
5046       else if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
5047         C = Constant::getNullValue(ATy->getElementType());
5048       else if (isa<UndefValue>(C))
5049         C = UndefValue::get(ATy->getElementType());
5050       else
5051         return 0;
5052     } else {
5053       return 0;
5054     }
5055   return C;
5056 }
5057
5058 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
5059 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
5060   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
5061   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5062
5063   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5064   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5065     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5066
5067     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5068       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5069       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5070       // constants.
5071       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5072         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5073           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5074             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5075             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5076             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5077             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5078           }
5079
5080       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5081           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
5082           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
5083           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
5084           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5085                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5086
5087         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5088         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
5089         // the result of the loaded value.
5090         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
5091                                                              CI->getName(),
5092                                                          LI.isVolatile()),LI);
5093         // Now cast the result of the load.
5094         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
5095       }
5096     }
5097   }
5098   return 0;
5099 }
5100
5101 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
5102 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
5103 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
5104 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
5105 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
5106   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
5107   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
5108
5109   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
5110   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
5111   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
5112   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
5113   // the load entirely).
5114   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
5115
5116   while (BBI != E) {
5117     --BBI;
5118
5119     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
5120       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
5121     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5122       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
5123
5124   }
5125   return false;
5126 }
5127
5128 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
5129   Value *Op = LI.getOperand(0);
5130
5131   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
5132   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
5133     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5134       return Res;
5135
5136   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
5137   if (LI.isVolatile()) return 0;
5138
5139   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
5140     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
5141     // If the instruction immediately before this is a store to the same
5142     // address, do a simple form of store->load forwarding.
5143     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5144       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
5145         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
5146     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
5147       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
5148         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
5149   }
5150
5151   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
5152     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
5153         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
5154       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5155       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5156       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5157       // CFG.
5158       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5159                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5160       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5161     }
5162
5163   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5164     // load null/undef -> undef
5165     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
5166       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
5167       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
5168       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
5169       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5170                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5171       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5172     }
5173
5174     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
5175     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
5176       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5177         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
5178
5179     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
5180     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
5181       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
5182         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
5183           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5184             if (Constant *V = GetGEPGlobalInitializer(GV->getInitializer(), CE))
5185               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
5186         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
5187           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5188           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5189           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5190           // CFG.
5191           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5192                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5193           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5194         }
5195
5196       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
5197         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5198           return Res;
5199       }
5200   }
5201
5202   if (Op->hasOneUse()) {
5203     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
5204     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
5205     // exposes redundancy in the code.
5206     //
5207     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
5208     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
5209     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
5210     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
5211     // unconditionally.
5212     //
5213     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
5214       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
5215       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
5216           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
5217         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
5218                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
5219         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
5220                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
5221         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
5222       }
5223
5224       // load (select (cond, null, P)) -> load P
5225       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
5226         if (C->isNullValue()) {
5227           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
5228           return &LI;
5229         }
5230
5231       // load (select (cond, P, null)) -> load P
5232       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
5233         if (C->isNullValue()) {
5234           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
5235           return &LI;
5236         }
5237
5238     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
5239       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
5240       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
5241
5242       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
5243       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
5244       // loaded from the PHI.
5245       if (Safe) {
5246         BasicBlock::iterator I = &LI;
5247         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
5248           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
5249             Safe = false;
5250             break;
5251           }
5252       }
5253
5254       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
5255         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
5256                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
5257           Safe = false;
5258
5259       if (Safe) {
5260         // Create the PHI.
5261         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
5262         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
5263         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
5264
5265         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5266           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
5267           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
5268           if (TheLoad == 0) {
5269             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
5270             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
5271                                                        InVal->getName()+".val"),
5272                                           *BB->getTerminator());
5273           }
5274           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
5275         }
5276         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
5277       }
5278     }
5279   }
5280   return 0;
5281 }
5282
5283 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
5284 /// when possible.
5285 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
5286   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
5287   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5288
5289   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5290   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5291     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5292
5293     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5294       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5295       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5296       // constants.
5297       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5298         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5299           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5300             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5301             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5302             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5303             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5304           }
5305
5306       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5307           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5308                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5309
5310         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5311         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
5312         // the value to be stored.
5313         Value *NewCast;
5314         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
5315           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
5316         else
5317           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
5318                                                         SrcPTy,
5319                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
5320
5321         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
5322       }
5323     }
5324   }
5325   return 0;
5326 }
5327
5328 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
5329   Value *Val = SI.getOperand(0);
5330   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
5331
5332   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
5333     removeFromWorkList(&SI);
5334     SI.eraseFromParent();
5335     ++NumCombined;
5336     return 0;
5337   }
5338
5339   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile loads.
5340
5341   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
5342   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
5343     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
5344       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
5345       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
5346         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
5347       ++NumCombined;
5348     }
5349     return 0;  // Do not modify these!
5350   }
5351
5352   // store undef, Ptr -> noop
5353   if (isa<UndefValue>(Val)) {
5354     removeFromWorkList(&SI);
5355     SI.eraseFromParent();
5356     ++NumCombined;
5357     return 0;
5358   }
5359
5360   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
5361   // source instead.
5362   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Ptr))
5363     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5364       return Res;
5365   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
5366     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
5367       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5368         return Res;
5369
5370
5371   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
5372   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
5373   BasicBlock::iterator BBI = &SI; ++BBI;
5374   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
5375     if (BI->isUnconditional()) {
5376       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
5377       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
5378       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
5379       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
5380
5381       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
5382       BasicBlock *Other = 0;
5383       if (*PI != BI->getParent())
5384         Other = *PI;
5385       ++PI;
5386       if (PI != pred_end(Dest)) {
5387         if (*PI != BI->getParent())
5388           if (Other)
5389             Other = 0;
5390           else
5391             Other = *PI;
5392         if (++PI != pred_end(Dest))
5393           Other = 0;
5394       }
5395       if (Other) {  // If only one other pred...
5396         BBI = Other->getTerminator();
5397         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
5398         // there is an instruction before the branch.
5399         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
5400             BBI != Other->begin()) {
5401           --BBI;
5402           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
5403
5404           // If this instruction is a store to the same location.
5405           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
5406             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
5407             // node now if we need it.
5408             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
5409             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
5410               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
5411               PN->reserveOperandSpace(2);
5412               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
5413               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
5414               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
5415             }
5416
5417             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
5418             // insert it.
5419             BBI = Dest->begin();
5420             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
5421             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
5422                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
5423
5424             // Nuke the old stores.
5425             removeFromWorkList(&SI);
5426             removeFromWorkList(OtherStore);
5427             SI.eraseFromParent();
5428             OtherStore->eraseFromParent();
5429             ++NumCombined;
5430             return 0;
5431           }
5432         }
5433       }
5434     }
5435
5436   return 0;
5437 }
5438
5439
5440 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
5441   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
5442   Value *X = 0;
5443   BasicBlock *TrueDest;
5444   BasicBlock *FalseDest;
5445   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
5446       !isa<Constant>(X)) {
5447     // Swap Destinations and condition...
5448     BI.setCondition(X);
5449     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
5450     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
5451     return &BI;
5452   }
5453
5454   // Cannonicalize setne -> seteq
5455   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
5456   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
5457                       TrueDest, FalseDest)))
5458     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
5459          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
5460       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
5461       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
5462       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
5463       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
5464       // Swap Destinations and condition...
5465       BI.setCondition(NewSCC);
5466       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
5467       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
5468       removeFromWorkList(I);
5469       I->getParent()->getInstList().erase(I);
5470       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
5471       return &BI;
5472     }
5473
5474   return 0;
5475 }
5476
5477 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
5478   Value *Cond = SI.getCondition();
5479   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
5480     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
5481       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
5482         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
5483         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
5484           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
5485                                                 AddRHS));
5486         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
5487         WorkList.push_back(I);
5488         return &SI;
5489       }
5490   }
5491   return 0;
5492 }
5493
5494
5495 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
5496   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
5497                  WorkList.end());
5498 }
5499
5500
5501 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
5502 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
5503 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
5504 /// end of its block.
5505 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
5506   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
5507
5508   // Cannot move control-flow-involving instructions.
5509   if (isa<PHINode>(I) || isa<InvokeInst>(I) || isa<CallInst>(I)) return false;
5510
5511   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
5512   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
5513     return false;
5514
5515   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
5516   // the end of block that could change the value.
5517   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
5518     if (LI->isVolatile()) return false;  // Don't sink volatile loads.
5519
5520     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
5521          Scan != E; ++Scan)
5522       if (Scan->mayWriteToMemory())
5523         return false;
5524   }
5525
5526   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
5527   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
5528
5529   I->moveBefore(InsertPos);
5530   ++NumSunkInst;
5531   return true;
5532 }
5533
5534 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
5535   bool Changed = false;
5536   TD = &getAnalysis<TargetData>();
5537
5538   {
5539     // Populate the worklist with the reachable instructions.
5540     std::set<BasicBlock*> Visited;
5541     for (df_ext_iterator<BasicBlock*> BB = df_ext_begin(&F.front(), Visited),
5542            E = df_ext_end(&F.front(), Visited); BB != E; ++BB)
5543       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
5544         WorkList.push_back(I);
5545
5546     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
5547     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
5548     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
5549     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
5550       if (!Visited.count(BB)) {
5551         Instruction *Term = BB->getTerminator();
5552         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
5553           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
5554
5555           DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
5556           ++NumDeadInst;
5557
5558           if (!I->use_empty())
5559             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
5560           I->eraseFromParent();
5561         }
5562       }
5563   }
5564
5565   while (!WorkList.empty()) {
5566     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
5567     WorkList.pop_back();
5568
5569     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
5570     // Check to see if we can DIE the instruction...
5571     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
5572       // Add operands to the worklist...
5573       if (I->getNumOperands() < 4)
5574         AddUsesToWorkList(*I);
5575       ++NumDeadInst;
5576
5577       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
5578
5579       I->eraseFromParent();
5580       removeFromWorkList(I);
5581       continue;
5582     }
5583
5584     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
5585     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
5586       Value* Ptr = I->getOperand(0);
5587       if (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
5588           cast<Constant>(Ptr)->isNullValue() &&
5589           !isa<ConstantPointerNull>(C) &&
5590           cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
5591         // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
5592         // "offsetof", fold it into 'cast int X to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
5593         bool isFoldableGEP = true;
5594         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5595           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(i)))
5596             isFoldableGEP = false;
5597         if (isFoldableGEP) {
5598           uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
5599                              std::vector<Value*>(I->op_begin()+1, I->op_end()));
5600           C = ConstantUInt::get(Type::ULongTy, Offset);
5601           C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
5602           C = ConstantExpr::getCast(C, I->getType());
5603         }
5604       }
5605
5606       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
5607
5608       // Add operands to the worklist...
5609       AddUsesToWorkList(*I);
5610       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
5611
5612       ++NumConstProp;
5613       I->getParent()->getInstList().erase(I);
5614       removeFromWorkList(I);
5615       continue;
5616     }
5617
5618     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
5619     if (I->hasOneUse()) {
5620       BasicBlock *BB = I->getParent();
5621       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
5622       if (UserParent != BB) {
5623         bool UserIsSuccessor = false;
5624         // See if the user is one of our successors.
5625         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
5626           if (*SI == UserParent) {
5627             UserIsSuccessor = true;
5628             break;
5629           }
5630
5631         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
5632         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
5633         // otherwise), we can keep going.
5634         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
5635             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
5636           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
5637           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
5638       }
5639     }
5640
5641     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
5642     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
5643       ++NumCombined;
5644       // Should we replace the old instruction with a new one?
5645       if (Result != I) {
5646         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
5647                         << "    New = " << *Result);
5648
5649         // Everything uses the new instruction now.
5650         I->replaceAllUsesWith(Result);
5651
5652         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
5653         WorkList.push_back(Result);
5654         AddUsersToWorkList(*Result);
5655
5656         // Move the name to the new instruction first...
5657         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
5658         Result->setName(OldName);
5659
5660         // Insert the new instruction into the basic block...
5661         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
5662         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
5663
5664         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
5665           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
5666             ++InsertPos;
5667
5668         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
5669
5670         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
5671         // use counts.
5672         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5673           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
5674             WorkList.push_back(OpI);
5675
5676         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
5677         // we do not process an instruction that has been deleted.
5678         removeFromWorkList(I);
5679
5680         // Erase the old instruction.
5681         InstParent->getInstList().erase(I);
5682       } else {
5683         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
5684
5685         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
5686         // if so, remove it.
5687         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
5688           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
5689           // use counts.
5690           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
5691             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
5692               WorkList.push_back(OpI);
5693
5694           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
5695           // occurrances of this instruction.
5696           removeFromWorkList(I);
5697           I->eraseFromParent();
5698         } else {
5699           WorkList.push_back(Result);
5700           AddUsersToWorkList(*Result);
5701         }
5702       }
5703       Changed = true;
5704     }
5705   }
5706
5707   return Changed;
5708 }
5709
5710 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
5711   return new InstCombiner();
5712 }
5713