Change m_ConstantInt and m_SelectCst to take their constant integers
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
186     Instruction *FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
187                                      Value *A, Value *B, Value *C);
188     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
190     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
191     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
192     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
193     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
194     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
195                                       Constant *RHSC);
196     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
197     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
198     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
199     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
200                                                 Instruction *LHS,
201                                                 ConstantInt *RHS);
202     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
203                                 ConstantInt *DivRHS);
204
205     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
206                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
207     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
208                                      BinaryOperator &I);
209     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
210     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
211     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
212     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
213     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
214     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
215     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
216     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
217     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
218     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
219     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
220     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
221     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
222     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
223     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
224     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
225                                 Instruction *FI);
226     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
227     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
228     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
229     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
230     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
231     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
232     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
233     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
234     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
235     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
236     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
237     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
238     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
239     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
240     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
241     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
242
243     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
244     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
245
246   private:
247     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
248     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
249     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
250     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
251                                    bool DoXform = true);
252     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
253
254   public:
255     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
256     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
257     //
258     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
259       assert(New && New->getParent() == 0 &&
260              "New instruction already inserted into a basic block!");
261       BasicBlock *BB = Old.getParent();
262       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
263       AddToWorkList(New);
264       return New;
265     }
266
267     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
268     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
269     /// cast.
270     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
271                             Instruction &Pos) {
272       if (V->getType() == Ty) return V;
273
274       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
275         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
276       
277       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
278       AddToWorkList(C);
279       return C;
280     }
281         
282     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
283       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
284     }
285
286
287     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
288     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
289     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
290     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
291     // modified.
292     //
293     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
294       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
295       if (&I != V) {
296         I.replaceAllUsesWith(V);
297         return &I;
298       } else {
299         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
300         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
301         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
302         return &I;
303       }
304     }
305
306     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
307     // found to be replacable with another preexisting expression or was
308     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
309     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
310     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
311     //
312     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
313       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
314       if (Old != New)
315         Old->replaceAllUsesWith(New);
316       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
317         AddToWorkList(I);
318       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
319         AddToWorkList(I);
320       return true;
321     }
322     
323     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
324     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
325     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
326     // this function.
327     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
328       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
329       AddUsesToWorkList(I);
330       RemoveFromWorkList(&I);
331       I.eraseFromParent();
332       return 0;  // Don't do anything with FI
333     }
334         
335     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
336                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
337       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
338     }
339     
340     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
341                            unsigned Depth = 0) const {
342       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
343     }
344     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
345       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
346     }
347
348   private:
349
350     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
351     /// commutative operators.
352     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
353
354     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
355     /// most-complex to least-complex order.
356     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
357
358     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
359     /// on the demanded bits.
360     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
361                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
362                               unsigned Depth = 0);
363
364     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
365                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
366       
367     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
368     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
369     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
370     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
371
372     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
373     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
374     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
375     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
376     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
377     Instruction *FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN);
378
379     
380     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
381                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
382     
383     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
384                               bool isSub, Instruction &I);
385     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
386                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
387     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
388     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
389     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
390     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
391     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
392
393
394     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
395
396     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
397                                     unsigned CastOpc,
398                                     int &NumCastsRemoved);
399     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
400                                         unsigned PrefAlign = 0);
401
402   };
403 }
404
405 char InstCombiner::ID = 0;
406 static RegisterPass<InstCombiner>
407 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
408
409 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
410 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
411 static unsigned getComplexity(Value *V) {
412   if (isa<Instruction>(V)) {
413     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
414       return 3;
415     return 4;
416   }
417   if (isa<Argument>(V)) return 3;
418   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
419 }
420
421 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
422 // it.
423 static bool isOnlyUse(Value *V) {
424   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
425 }
426
427 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
428 // though a va_arg area...
429 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
430   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
431     if (ITy->getBitWidth() < 32)
432       return Type::Int32Ty;
433   }
434   return Ty;
435 }
436
437 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
438 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
439 /// operand value, otherwise return null.
440 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
441   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
442     // BitCastInst?
443     return I->getOperand(0);
444   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
445     // GetElementPtrInst?
446     if (GEP->hasAllZeroIndices())
447       return GEP->getOperand(0);
448   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
449     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
450       // BitCast ConstantExp?
451       return CE->getOperand(0);
452     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
453       // GetElementPtr ConstantExp?
454       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
455            I != E; ++I) {
456         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
457         if (!CI || !CI->isZero())
458           // Any non-zero indices? Not cast-like.
459           return 0;
460       }
461       // All-zero indices? This is just like casting.
462       return CE->getOperand(0);
463     }
464   }
465   return 0;
466 }
467
468 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
469 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
470 static Instruction::CastOps 
471 isEliminableCastPair(
472   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
473   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
474   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
475   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
476 ) {
477   
478   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
479   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
480
481   // Get the opcodes of the two Cast instructions
482   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
483   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
484
485   return Instruction::CastOps(
486       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
487                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
488 }
489
490 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
491 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
492 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
493 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
494                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
495   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
496   
497   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
498   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
499     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
500       return false;
501   return true;
502 }
503
504 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
505 // operators:
506 //
507 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
508 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
509 //     binary operators.
510 //
511 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
512 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
513 //
514 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
515   bool Changed = false;
516   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
517     Changed = !I.swapOperands();
518
519   if (!I.isAssociative()) return Changed;
520   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
521   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
522     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
523       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
524         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
525                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
526                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
527         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
528         I.setOperand(1, Folded);
529         return true;
530       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
531         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
532             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
533           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
534           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
535
536           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
537           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
538           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
539                                                     Op1->getOperand(0),
540                                                     Op1->getName(), &I);
541           AddToWorkList(New);
542           I.setOperand(0, New);
543           I.setOperand(1, Folded);
544           return true;
545         }
546     }
547   return Changed;
548 }
549
550 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
551 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
552 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
553 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
554   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
555     return false;
556   I.swapOperands();
557   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
558   return true;
559 }
560
561 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
562 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
563 //
564 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
565   if (BinaryOperator::isNeg(V))
566     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
567
568   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
569   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
570     return ConstantExpr::getNeg(C);
571
572   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
573     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
574       return ConstantExpr::getNeg(C);
575
576   return 0;
577 }
578
579 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
580   if (BinaryOperator::isNot(V))
581     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
582
583   // Constants can be considered to be not'ed values...
584   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
585     return ConstantInt::get(~C->getValue());
586   return 0;
587 }
588
589 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
590 // other computations (because it has a constant operand), return the
591 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
592 // Otherwise, return null.
593 //
594 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
595   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
596     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
597       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
598         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
599           return I->getOperand(0);
600       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
601         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
602           // The multiplier is really 1 << CST.
603           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
604           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
605           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
606           return I->getOperand(0);
607         }
608     }
609   return 0;
610 }
611
612 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
613 /// expression, return it.
614 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
615   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
616   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
617     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
618       return cast<User>(V);
619   return false;
620 }
621
622 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
623 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
624 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
625   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
626     return I->getOpcode();
627   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
628     return CE->getOpcode();
629   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
630   return Instruction::UserOp1;
631 }
632
633 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
634 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
635   APInt Val(C->getValue());
636   return ConstantInt::get(++Val);
637 }
638 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
639 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
640   APInt Val(C->getValue());
641   return ConstantInt::get(--Val);
642 }
643 /// Add - Add two ConstantInts together
644 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
645   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
646 }
647 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
648 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
649   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
650 }
651 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
652 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
653   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
654 }
655 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
656 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
657   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
658 }
659 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
660 /// this size.
661 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
662   uint32_t W = C1->getBitWidth();
663   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
664   if (sign) {
665     LHSExt.sext(W * 2);
666     RHSExt.sext(W * 2);
667   } else {
668     LHSExt.zext(W * 2);
669     RHSExt.zext(W * 2);
670   }
671
672   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
673
674   if (sign) {
675     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
676     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
677     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
678   } else 
679     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
680 }
681
682
683 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
684 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
685 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
686 /// constant and return true.
687 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
688                                    APInt Demanded) {
689   assert(I && "No instruction?");
690   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
691
692   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
693   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
694   if (!OpC) return false;
695
696   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
697   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
698   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
699     return false;
700
701   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
702   Demanded &= OpC->getValue();
703   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
704   return true;
705 }
706
707 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
708 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
709 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
710 // min/max.
711 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
712                                                    const APInt& KnownZero,
713                                                    const APInt& KnownOne,
714                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
715   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
716   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
717          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
718          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
719          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
720   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
721
722   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
723   // bit if it is unknown.
724   Min = KnownOne;
725   Max = KnownOne|UnknownBits;
726   
727   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
728     Min.set(BitWidth-1);
729     Max.clear(BitWidth-1);
730   }
731 }
732
733 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
734 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
735 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
736 // min/max.
737 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
738                                                      const APInt &KnownZero,
739                                                      const APInt &KnownOne,
740                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
741   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
742   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
743          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
744          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
745          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
746   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
747   
748   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
749   Min = KnownOne;
750   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
751   Max = KnownOne|UnknownBits;
752 }
753
754 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
755 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
756 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
757 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
758 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
759 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
760 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
761 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
762 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
763 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
764 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
765 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
766 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
767 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
768 /// and KnownOne must all be the same.
769 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
770                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
771                                         unsigned Depth) {
772   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
773   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
774   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
775   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
776   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
777          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
778          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
779          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
780           must have same BitWidth");
781   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
782     // We know all of the bits for a constant!
783     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
784     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
785     return false;
786   }
787   
788   KnownZero.clear(); 
789   KnownOne.clear();
790   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
791     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
792       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
793       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
794       return false;
795     }
796     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
797     // just set the DemandedMask to all bits.
798     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
799   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
800     if (V != UndefValue::get(VTy))
801       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
802     return false;
803   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
804     return false;
805   }
806   
807   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
808   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
809
810   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
811   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
812   switch (I->getOpcode()) {
813   default:
814     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
815     break;
816   case Instruction::And:
817     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
818     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
819                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
820       return true;
821     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
822            "Bits known to be one AND zero?"); 
823
824     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
825     // LHS.
826     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
827                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
828       return true;
829     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
830            "Bits known to be one AND zero?"); 
831
832     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
833     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
834     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
835         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
836       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
837     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
838         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
839       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
840     
841     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
842     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
843       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
844       
845     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
846     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
847       return UpdateValueUsesWith(I, I);
848       
849     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
850     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
851     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
852     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
853     break;
854   case Instruction::Or:
855     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
856     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
857                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
858       return true;
859     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
860            "Bits known to be one AND zero?"); 
861     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
862     // LHS.
863     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
864                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
865       return true;
866     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
867            "Bits known to be one AND zero?"); 
868     
869     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
870     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
871     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
872         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
873       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
874     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
875         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
876       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
877
878     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
879     // the other side, just use the 'other' side.
880     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
881         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
882       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
883     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
884         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
885       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
886         
887     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
888     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
889       return UpdateValueUsesWith(I, I);
890           
891     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
892     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
893     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
894     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
895     break;
896   case Instruction::Xor: {
897     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
898                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
899       return true;
900     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
901            "Bits known to be one AND zero?"); 
902     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
903                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
904       return true;
905     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
906            "Bits known to be one AND zero?"); 
907     
908     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
909     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
910     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
911       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
912     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
913       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
914     
915     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
916     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
917                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
918     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
919     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
920                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
921     
922     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
923     // other, turn this into an *inclusive* or.
924     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
925     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
926       Instruction *Or =
927         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
928                                  I->getName());
929       InsertNewInstBefore(Or, *I);
930       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
931     }
932     
933     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
934     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
935     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
936     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
937     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
938       // all known
939       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
940         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
941         Instruction *And = 
942           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
943         InsertNewInstBefore(And, *I);
944         return UpdateValueUsesWith(I, And);
945       }
946     }
947     
948     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
949     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
950     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
951       return UpdateValueUsesWith(I, I);
952     
953     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
954     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
955     break;
956   }
957   case Instruction::Select:
958     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
959                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
960       return true;
961     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
962                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
963       return true;
964     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
965            "Bits known to be one AND zero?"); 
966     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
967            "Bits known to be one AND zero?"); 
968     
969     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
970     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
971       return UpdateValueUsesWith(I, I);
972     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
973       return UpdateValueUsesWith(I, I);
974     
975     // Only known if known in both the LHS and RHS.
976     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
977     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
978     break;
979   case Instruction::Trunc: {
980     uint32_t truncBf = 
981       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
982     DemandedMask.zext(truncBf);
983     RHSKnownZero.zext(truncBf);
984     RHSKnownOne.zext(truncBf);
985     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
986                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
987       return true;
988     DemandedMask.trunc(BitWidth);
989     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
990     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
991     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
992            "Bits known to be one AND zero?"); 
993     break;
994   }
995   case Instruction::BitCast:
996     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
997       return false;
998       
999     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1000                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1001       return true;
1002     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1003            "Bits known to be one AND zero?"); 
1004     break;
1005   case Instruction::ZExt: {
1006     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1007     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1008     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1009     
1010     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1011     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1012     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1013     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1014                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1015       return true;
1016     DemandedMask.zext(BitWidth);
1017     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1018     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1019     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1020            "Bits known to be one AND zero?"); 
1021     // The top bits are known to be zero.
1022     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1023     break;
1024   }
1025   case Instruction::SExt: {
1026     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1027     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1028     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1029     
1030     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1031                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1032
1033     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1034     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1035     // bit is demanded.
1036     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1037       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1038       
1039     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1040     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1041     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1042     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1043                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1044       return true;
1045     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1046     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1047     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1048     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1049            "Bits known to be one AND zero?"); 
1050       
1051     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1052     // top bits of the result.
1053
1054     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1055     // convert this into a zero extension.
1056     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1057     {
1058       // Convert to ZExt cast
1059       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1060       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1061     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1062       RHSKnownOne |= NewBits;
1063     }
1064     break;
1065   }
1066   case Instruction::Add: {
1067     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1068     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1069     // either.
1070     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1071       
1072     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1073     // we can do.
1074     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1075       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1076       // won't work if the RHS is zero.
1077       if (RHS->isZero())
1078         break;
1079       
1080       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1081       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1082       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1083
1084       // Find information about known zero/one bits in the input.
1085       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1086                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1087         return true;
1088
1089       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1090       // the constant.
1091       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1092         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1093       
1094       // Avoid excess work.
1095       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1096         break;
1097       
1098       // Turn it into OR if input bits are zero.
1099       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1100         Instruction *Or =
1101           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1102                                    I->getName());
1103         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1104         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1105       }
1106       
1107       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1108       // depending on potential carries from the input constant and the
1109       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1110       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1111       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1112       
1113       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1114       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1115       // this scan.
1116       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1117       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1118       
1119       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1120       
1121       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1122       // other, and there is no input carry.
1123       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1124                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1125       
1126       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1127       // is no input carry.
1128       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1129     } else {
1130       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1131       // the high bits of its LHS or RHS.
1132       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1133         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1134         // significant bit and all those below it.
1135         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1136         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1137                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1138           return true;
1139         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1140                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1141           return true;
1142       }
1143     }
1144     break;
1145   }
1146   case Instruction::Sub:
1147     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1148     // the high bits of its LHS or RHS.
1149     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1150       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1151       // significant bit and all those below it.
1152       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1153       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1154       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1155                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1156         return true;
1157       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1158                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1159         return true;
1160     }
1161     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1162     // the known zeros and ones.
1163     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1164     break;
1165   case Instruction::Shl:
1166     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1167       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1168       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1169       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1170                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1171         return true;
1172       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1173              "Bits known to be one AND zero?"); 
1174       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1175       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1176       // low bits known zero.
1177       if (ShiftAmt)
1178         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1179     }
1180     break;
1181   case Instruction::LShr:
1182     // For a logical shift right
1183     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1184       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1185       
1186       // Unsigned shift right.
1187       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1188       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1189                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1190         return true;
1191       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1192              "Bits known to be one AND zero?"); 
1193       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1194       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1195       if (ShiftAmt) {
1196         // Compute the new bits that are at the top now.
1197         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1198         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1199       }
1200     }
1201     break;
1202   case Instruction::AShr:
1203     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1204     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1205     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1206     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1207     if (DemandedMask == 1) {
1208       // Perform the logical shift right.
1209       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1210                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1211       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1212       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1213     }    
1214
1215     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1216     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1217     if (DemandedMask.isSignBit())
1218       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1219     
1220     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1221       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1222       
1223       // Signed shift right.
1224       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1225       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1226       // demanded.
1227       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1228         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1229       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1230                                DemandedMaskIn,
1231                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1232         return true;
1233       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1234              "Bits known to be one AND zero?"); 
1235       // Compute the new bits that are at the top now.
1236       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1237       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1238       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1239         
1240       // Handle the sign bits.
1241       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1242       // Adjust to where it is now in the mask.
1243       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1244         
1245       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1246       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1247       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1248           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1249         // Perform the logical shift right.
1250         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1251                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1252         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1253         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1254       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1255         RHSKnownOne |= HighBits;
1256       }
1257     }
1258     break;
1259   case Instruction::SRem:
1260     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1261       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1262       if (RA.isPowerOf2()) {
1263         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1264           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1265
1266         APInt LowBits = RA - 1;
1267         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1268         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1269                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1270           return true;
1271
1272         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1273           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1274
1275         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1276
1277         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1278       }
1279     }
1280     break;
1281   case Instruction::URem: {
1282     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1283     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1284     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1285                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1286       return true;
1287
1288     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1289     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1290                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1291       return true;
1292
1293     Leaders = std::max(Leaders,
1294                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1295     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1296     break;
1297   }
1298   case Instruction::Call:
1299     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1300       switch (II->getIntrinsicID()) {
1301       default: break;
1302       case Intrinsic::bswap: {
1303         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1304         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1305         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1306         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1307           
1308         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1309         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1310         // have 14 leading zeros, round to 8.
1311         NLZ &= ~7;
1312         NTZ &= ~7;
1313         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1314         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1315           unsigned ResultBit = NTZ;
1316           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1317           
1318           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1319           // the right place.
1320           Instruction *NewVal;
1321           if (InputBit > ResultBit)
1322             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1323                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1324           else
1325             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1326                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1327           NewVal->takeName(I);
1328           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1329           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1330         }
1331           
1332         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1333         break;
1334       }
1335       }
1336     }
1337     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1338     break;
1339   }
1340   
1341   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1342   // constant.
1343   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1344     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1345   return false;
1346 }
1347
1348
1349 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1350 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1351 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1352 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1353 ///
1354 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1355 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1356 /// returned.  This returns null if no change was made.
1357 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1358                                                 uint64_t &UndefElts,
1359                                                 unsigned Depth) {
1360   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1361   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1362   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1363   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1364
1365   if (isa<UndefValue>(V)) {
1366     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1367     UndefElts = EltMask;
1368     return 0;
1369   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1370     UndefElts = EltMask;
1371     return UndefValue::get(V->getType());
1372   }
1373
1374   UndefElts = 0;
1375   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1376     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1377     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1378
1379     std::vector<Constant*> Elts;
1380     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1381       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1382         Elts.push_back(Undef);
1383         UndefElts |= (1ULL << i);
1384       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1385         Elts.push_back(Undef);
1386         UndefElts |= (1ULL << i);
1387       } else {                               // Otherwise, defined.
1388         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1389       }
1390
1391     // If we changed the constant, return it.
1392     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1393     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1394   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1395     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1396     // set to undef.
1397     
1398     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1399     // anything.
1400     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1401       return 0;
1402     
1403     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1404     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1405     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1406     std::vector<Constant*> Elts;
1407     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1408       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1409     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1410     return ConstantVector::get(Elts);
1411   }
1412   
1413   // Limit search depth.
1414   if (Depth == 10)
1415     return false;
1416
1417   // If multiple users are using the root value, procede with
1418   // simplification conservatively assuming that all elements
1419   // are needed.
1420   if (!V->hasOneUse()) {
1421     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1422     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1423     // the main instcombine process.
1424     if (Depth != 0)
1425       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1426       return false;
1427
1428     // Conservatively assume that all elements are needed.
1429     DemandedElts = EltMask;
1430   }
1431   
1432   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1433   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1434   
1435   bool MadeChange = false;
1436   uint64_t UndefElts2;
1437   Value *TmpV;
1438   switch (I->getOpcode()) {
1439   default: break;
1440     
1441   case Instruction::InsertElement: {
1442     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1443     // demand exactly the same input as we produce.
1444     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1445     if (Idx == 0) {
1446       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1447       // which elt is getting updated.
1448       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1449                                         UndefElts2, Depth+1);
1450       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1451       break;
1452     }
1453     
1454     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1455     // insertelement.
1456     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1457     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1458       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1459     
1460     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1461     // input demanded set is simpler than the output set.
1462     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1463                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1464                                       UndefElts, Depth+1);
1465     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1466
1467     // The inserted element is defined.
1468     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1469     break;
1470   }
1471   case Instruction::ShuffleVector: {
1472     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1473     uint64_t LHSVWidth =
1474       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1475     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1476     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1477       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1478         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1479         if (MaskVal != -1u) {
1480           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1481                  "shufflevector mask index out of range!");
1482           if (MaskVal < LHSVWidth)
1483             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1484           else
1485             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1486         }
1487       }
1488     }
1489
1490     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1491                                       UndefElts2, Depth+1);
1492     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1493
1494     uint64_t UndefElts3;
1495     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1496                                       UndefElts3, Depth+1);
1497     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1498
1499     bool NewUndefElts = false;
1500     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1501       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1502       if (MaskVal == -1u) {
1503         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1504         UndefElts |= NewBit;
1505       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1506         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1507         NewUndefElts |= NewBit;
1508         UndefElts |= NewBit;
1509       } else {
1510         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1511         NewUndefElts |= NewBit;
1512         UndefElts |= NewBit;
1513       }
1514     }
1515
1516     if (NewUndefElts) {
1517       // Add additional discovered undefs.
1518       std::vector<Constant*> Elts;
1519       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1520         if (UndefElts & (1ULL << i))
1521           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1522         else
1523           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1524                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1525       }
1526       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1527       MadeChange = true;
1528     }
1529     break;
1530   }
1531   case Instruction::BitCast: {
1532     // Vector->vector casts only.
1533     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1534     if (!VTy) break;
1535     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1536     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1537     unsigned Ratio;
1538
1539     if (VWidth == InVWidth) {
1540       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1541       // elements as are demanded of us.
1542       Ratio = 1;
1543       InputDemandedElts = DemandedElts;
1544     } else if (VWidth > InVWidth) {
1545       // Untested so far.
1546       break;
1547       
1548       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1549       // then an input element is live if any of the corresponding output
1550       // elements are live.
1551       Ratio = VWidth/InVWidth;
1552       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1553         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1554           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1555       }
1556     } else {
1557       // Untested so far.
1558       break;
1559       
1560       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1561       // then an input element is live if the corresponding output element is
1562       // live.
1563       Ratio = InVWidth/VWidth;
1564       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1565         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1566           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1567     }
1568     
1569     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1570     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1571                                       UndefElts2, Depth+1);
1572     if (TmpV) {
1573       I->setOperand(0, TmpV);
1574       MadeChange = true;
1575     }
1576     
1577     UndefElts = UndefElts2;
1578     if (VWidth > InVWidth) {
1579       assert(0 && "Unimp");
1580       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1581       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1582       // undef.
1583       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1584         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1585           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1586     } else if (VWidth < InVWidth) {
1587       assert(0 && "Unimp");
1588       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1589       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1590       // elements are undef.
1591       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1592       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1593         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1594           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1595     }
1596     break;
1597   }
1598   case Instruction::And:
1599   case Instruction::Or:
1600   case Instruction::Xor:
1601   case Instruction::Add:
1602   case Instruction::Sub:
1603   case Instruction::Mul:
1604     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1605     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1606                                       UndefElts, Depth+1);
1607     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1608     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1609                                       UndefElts2, Depth+1);
1610     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1611       
1612     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1613     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1614     UndefElts &= UndefElts2;
1615     break;
1616     
1617   case Instruction::Call: {
1618     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1619     if (!II) break;
1620     switch (II->getIntrinsicID()) {
1621     default: break;
1622       
1623     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1624     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1625     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1626     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1627     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1628     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1629     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1630     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1631     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1632     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1633       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1634                                         UndefElts, Depth+1);
1635       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1636       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1637                                         UndefElts2, Depth+1);
1638       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1639
1640       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1641       // scalarize it now.
1642       if (DemandedElts == 1) {
1643         switch (II->getIntrinsicID()) {
1644         default: break;
1645         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1646         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1647         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1648         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1649           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1650           Value *LHS = II->getOperand(1);
1651           Value *RHS = II->getOperand(2);
1652           // Extract the element as scalars.
1653           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1654           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1655           
1656           switch (II->getIntrinsicID()) {
1657           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1658           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1659           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1660             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1661                                                         II->getName()), *II);
1662             break;
1663           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1664           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1665             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1666                                                          II->getName()), *II);
1667             break;
1668           }
1669           
1670           Instruction *New =
1671             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1672                                       II->getName());
1673           InsertNewInstBefore(New, *II);
1674           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1675           return New;
1676         }            
1677       }
1678         
1679       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1680       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1681       UndefElts &= UndefElts2;
1682       break;
1683     }
1684     break;
1685   }
1686   }
1687   return MadeChange ? I : 0;
1688 }
1689
1690
1691 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1692 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1693 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1694 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1695 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1696 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1697 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1698 ///
1699 template<typename Functor>
1700 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1701   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1702   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1703
1704   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1705   if (F.shouldApply(LHS))
1706     return F.apply(Root);
1707
1708   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1709   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1710   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1711     // Should we apply this transform to the RHS?
1712     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1713
1714     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1715     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1716       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1717       ShouldApply = true;
1718     }
1719
1720     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1721     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1722     if (ShouldApply) {
1723       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1724       // and perform the reassociation.
1725       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1726
1727       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1728       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1729
1730       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1731       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1732       if (&Root == TmpLHSI) {
1733         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1734         return 0;
1735       }
1736       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1737       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1738       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1739       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1740       ARI = Root;
1741
1742       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1743       // get to LHSI.
1744       while (TmpLHSI != LHSI) {
1745         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1746         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1747         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1748         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1749         ARI = NextLHSI;
1750
1751         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1752         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1753         TmpLHSI = NextLHSI;
1754         ExtraOperand = NextOp;
1755       }
1756
1757       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1758       // the transformation...
1759       return F.apply(Root);
1760     }
1761
1762     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1763   }
1764   return 0;
1765 }
1766
1767 namespace {
1768
1769 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1770 struct AddRHS {
1771   Value *RHS;
1772   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1773   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1774   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1775     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1776                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1777   }
1778 };
1779
1780 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1781 //                 iff C1&C2 == 0
1782 struct AddMaskingAnd {
1783   Constant *C2;
1784   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1785   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1786     ConstantInt *C1;
1787     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1788            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1789   }
1790   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1791     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1792   }
1793 };
1794
1795 }
1796
1797 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1798                                              InstCombiner *IC) {
1799   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1800     return IC->InsertCastBefore(CI->getOpcode(), SO, I.getType(), I);
1801   }
1802
1803   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1804   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1805   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1806
1807   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1808     if (ConstIsRHS)
1809       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1810     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1811   }
1812
1813   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1814   if (!ConstIsRHS)
1815     std::swap(Op0, Op1);
1816   Instruction *New;
1817   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1818     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1819   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1820     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1821                           SO->getName()+".cmp");
1822   else {
1823     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1824     abort();
1825   }
1826   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1827 }
1828
1829 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1830 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1831 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1832 // not have a second operand.
1833 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1834                                      InstCombiner *IC) {
1835   // Don't modify shared select instructions
1836   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1837   Value *TV = SI->getOperand(1);
1838   Value *FV = SI->getOperand(2);
1839
1840   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1841     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1842     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1843
1844     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1845     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1846
1847     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1848                               SelectFalseVal);
1849   }
1850   return 0;
1851 }
1852
1853
1854 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1855 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1856 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1857 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1858   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1859   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1860   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1861
1862   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1863   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1864   // or if *it* is a PHI, bail out.
1865   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1866   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1867     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1868       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1869       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1870       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1871       
1872       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1873       // loop.
1874       if (NonConstBB == I.getParent())
1875         return 0;
1876     }
1877   
1878   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1879   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1880   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1881   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1882   if (NonConstBB) {
1883     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1884     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1885   }
1886
1887   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1888   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1889   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1890   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1891   NewPN->takeName(PN);
1892
1893   // Next, add all of the operands to the PHI.
1894   if (I.getNumOperands() == 2) {
1895     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1896     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1897       Value *InV = 0;
1898       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1899         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1900           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1901         else
1902           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1903       } else {
1904         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1905         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1906           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1907                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1908                                        NonConstBB->getTerminator());
1909         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1910           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1911                                 CI->getPredicate(),
1912                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1913                                 NonConstBB->getTerminator());
1914         else
1915           assert(0 && "Unknown binop!");
1916         
1917         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1918       }
1919       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1920     }
1921   } else { 
1922     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1923     const Type *RetTy = CI->getType();
1924     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1925       Value *InV;
1926       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1927         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1928       } else {
1929         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1930         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1931                                I.getType(), "phitmp", 
1932                                NonConstBB->getTerminator());
1933         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1934       }
1935       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1936     }
1937   }
1938   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1939 }
1940
1941
1942 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1943 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1944 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1945 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1946 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1947   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1948   // ones.
1949   
1950   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1951   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1952   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1953   // sign extend fine.
1954   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1955     return true;
1956   
1957   
1958   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1959   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1960   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1961   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1962   
1963   // TODO: Implement.
1964   
1965   return false;
1966 }
1967
1968
1969 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1970   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1971   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1972
1973   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1974     // X + undef -> undef
1975     if (isa<UndefValue>(RHS))
1976       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1977
1978     // X + 0 --> X
1979     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
1980       if (RHSC->isNullValue())
1981         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1982     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
1983       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
1984                               (I.getType())->getValueAPF()))
1985         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
1986     }
1987
1988     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
1989       // X + (signbit) --> X ^ signbit
1990       const APInt& Val = CI->getValue();
1991       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
1992       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
1993         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
1994       
1995       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
1996       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
1997       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
1998         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
1999         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2000                                  KnownZero, KnownOne))
2001           return &I;
2002       }
2003
2004       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2005       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2006         if (CI->isAllOnesValue() &&
2007             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2008           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2009                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2010                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2011     }
2012
2013     if (isa<PHINode>(LHS))
2014       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2015         return NV;
2016     
2017     ConstantInt *XorRHS = 0;
2018     Value *XorLHS = 0;
2019     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2020         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2021       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2022       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2023       
2024       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2025       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2026       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2027       do {
2028         if (TySizeBits > Size) {
2029           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2030           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2031           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2032               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2033             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2034             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2035                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2036               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2037             break;
2038           }
2039         }
2040         Size >>= 1;
2041         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2042         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2043       } while (Size >= 1);
2044       
2045       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2046       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2047       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2048       // that the back ends can handle.
2049       const Type *MiddleType = 0;
2050       switch (Size) {
2051         default: break;
2052         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2053         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2054         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2055       }
2056       if (MiddleType) {
2057         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2058         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2059         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2060       }
2061     }
2062   }
2063
2064   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2065     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2066
2067   // X + X --> X << 1
2068   if (I.getType()->isInteger()) {
2069     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2070
2071     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2072       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2073         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2074           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2075     }
2076     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2077       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2078         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2079           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2080     }
2081   }
2082
2083   // -A + B  -->  B - A
2084   // -A + -B  -->  -(A + B)
2085   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2086     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2087       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2088         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2089         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2090         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2091       }
2092     }
2093     
2094     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2095   }
2096
2097   // A + -B  -->  A - B
2098   if (!isa<Constant>(RHS))
2099     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2100       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2101
2102
2103   ConstantInt *C2;
2104   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2105     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2106       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2107
2108     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2109     ConstantInt *C1;
2110     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2111       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2112   }
2113
2114   // X + X*C --> X * (C+1)
2115   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2116     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2117
2118   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2119   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2120     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2121   
2122
2123   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2124   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2125     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2126       return R;
2127   
2128   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2129   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2130     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2131     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2132     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2133     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2134     if (LHSKnownZero != 0) {
2135       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2136       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2137       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2138       
2139       // No bits in common -> bitwise or.
2140       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2141         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2142     }
2143   }
2144
2145   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2146   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2147     Value *W, *X, *Y, *Z;
2148     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2149         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2150       if (W != Y) {
2151         if (W == Z) {
2152           std::swap(Y, Z);
2153         } else if (Y == X) {
2154           std::swap(W, X);
2155         } else if (X == Z) {
2156           std::swap(Y, Z);
2157           std::swap(W, X);
2158         }
2159       }
2160
2161       if (W == Y) {
2162         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2163                                                             LHS->getName()), I);
2164         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2165       }
2166     }
2167   }
2168
2169   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2170     Value *X = 0;
2171     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2172       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2173
2174     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2175     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2176       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2177       if (Anded == CRHS) {
2178         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2179         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2180         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2181
2182         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2183         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2184
2185         // See if the and mask includes all of these bits.
2186         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2187
2188         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2189           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2190           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2191                                                             LHS->getName()), I);
2192           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2193         }
2194       }
2195     }
2196
2197     // Try to fold constant add into select arguments.
2198     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2199       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2200         return R;
2201   }
2202
2203   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2204   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2205   {
2206     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2207     Value *Other = RHS;
2208     if (!CI) {
2209       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2210       Other = LHS;
2211     }
2212     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2213         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2214          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2215         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2216       unsigned AS =
2217         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2218       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2219                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2220       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2221       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2222     }
2223   }
2224   
2225   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2226   {
2227     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2228     Value *A = RHS;
2229     if (!SI) {
2230       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2231       A = LHS;
2232     }
2233     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2234       Value *TV = SI->getTrueValue();
2235       Value *FV = SI->getFalseValue();
2236       Value *N;
2237
2238       // Can we fold the add into the argument of the select?
2239       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2240       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2241         // Fold the add into the true select value.
2242         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2243       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2244         // Fold the add into the false select value.
2245         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2246     }
2247   }
2248   
2249   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2250   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2251     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2252       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2253
2254   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2255   // integer add followed by a sext.
2256   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2257     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2258     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2259       Constant *CI = 
2260         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2261       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2262           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2263           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2264         // Insert the new, smaller add.
2265         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2266                                                         CI, "addconv");
2267         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2268         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2269       }
2270     }
2271     
2272     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2273     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2274       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2275       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2276       // integer add will not overflow.
2277       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2278           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2279           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2280                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2281         // Insert the new integer add.
2282         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2283                                                         RHSConv->getOperand(0),
2284                                                         "addconv");
2285         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2286         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2287       }
2288     }
2289   }
2290   
2291   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2292   // integer add followed by a promotion.
2293   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2294     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2295     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2296     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2297     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2298     // instcombined.
2299     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2300       Constant *CI = 
2301       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2302       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2303           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2304           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2305         // Insert the new integer add.
2306         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2307                                                         CI, "addconv");
2308         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2309         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2310       }
2311     }
2312     
2313     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2314     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2315       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2316       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2317       // and if the integer add will not overflow.
2318       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2319           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2320           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2321                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2322         // Insert the new integer add.
2323         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2324                                                         RHSConv->getOperand(0),
2325                                                         "addconv");
2326         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2327         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2328       }
2329     }
2330   }
2331   
2332   return Changed ? &I : 0;
2333 }
2334
2335 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2336   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2337
2338   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2339       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2340     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2341
2342   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2343   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2344     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2345
2346   if (isa<UndefValue>(Op0))
2347     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2348   if (isa<UndefValue>(Op1))
2349     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2350
2351   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2352     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2353     if (C->isAllOnesValue())
2354       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2355
2356     // C - ~X == X + (1+C)
2357     Value *X = 0;
2358     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2359       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2360
2361     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2362     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2363     if (C->isZero()) {
2364       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2365         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2366           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2367             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2368             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2369                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2370               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2371               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2372                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2373             }
2374           }
2375         }
2376         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2377           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2378             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2379             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2380                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2381               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2382               return BinaryOperator::CreateLShr(
2383                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2384             }
2385           }
2386         }
2387       }
2388     }
2389
2390     // Try to fold constant sub into select arguments.
2391     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2392       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2393         return R;
2394   }
2395
2396   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2397     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2398
2399   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2400     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2401         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2402       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2403         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2404       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2405         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2406       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2407         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2408           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2409           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2410                                            Op1I->getOperand(0));
2411       }
2412     }
2413
2414     if (Op1I->hasOneUse()) {
2415       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2416       // is not used by anyone else...
2417       //
2418       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2419           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2420         // Swap the two operands of the subexpr...
2421         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2422         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2423         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2424
2425         // Create the new top level add instruction...
2426         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2427       }
2428
2429       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2430       //
2431       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2432           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2433         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2434
2435         Value *NewNot =
2436           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2437         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2438       }
2439
2440       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2441       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2442         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2443           if (CSI->isZero())
2444             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2445               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2446                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2447
2448       // X - X*C --> X * (1-C)
2449       ConstantInt *C2 = 0;
2450       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2451         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2452         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2453       }
2454     }
2455   }
2456
2457   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2458     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2459       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2460         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2461           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2462         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2463           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2464       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2465         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2466           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2467       }
2468     }
2469
2470   ConstantInt *C1;
2471   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2472     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2473       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2474
2475     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2476     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2477       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2478   }
2479   return 0;
2480 }
2481
2482 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2483 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2484 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2485 /// signed.
2486 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2487                            bool &TrueIfSigned) {
2488   switch (pred) {
2489   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2490     TrueIfSigned = true;
2491     return RHS->isZero();
2492   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2493     TrueIfSigned = true;
2494     return RHS->isAllOnesValue();
2495   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2496     TrueIfSigned = false;
2497     return RHS->isAllOnesValue();
2498   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2499     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2500     TrueIfSigned = true;
2501     return RHS->getValue() ==
2502       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2503   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2504     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2505     TrueIfSigned = true;
2506     return RHS->getValue().isSignBit();
2507   default:
2508     return false;
2509   }
2510 }
2511
2512 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2513   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2514   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2515
2516   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2517     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2518
2519   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2520   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2521     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2522
2523       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2524       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2525         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2526           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2527             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2528                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2529
2530       if (CI->isZero())
2531         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2532       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2533         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2534       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2535         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2536
2537       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2538       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2539         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2540                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2541       }
2542     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2543       if (Op1F->isNullValue())
2544         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2545
2546       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2547       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2548       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2549         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2550     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2551       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2552         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2553
2554       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2555         if (Op1V->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2556           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2557
2558         // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2559         if (Constant *Splat = Op1V->getSplatValue()) {
2560           if (ConstantFP *F = dyn_cast<ConstantFP>(Splat))
2561             if (F->isExactlyValue(1.0))
2562               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2563           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Splat))
2564             if (CI->equalsInt(1))
2565               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2566         }
2567       }
2568     }
2569     
2570     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2571       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2572           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2573         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2574         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2575                                                      Op1, "tmp");
2576         InsertNewInstBefore(Add, I);
2577         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2578                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2579         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2580         
2581       }
2582
2583     // Try to fold constant mul into select arguments.
2584     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2585       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2586         return R;
2587
2588     if (isa<PHINode>(Op0))
2589       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2590         return NV;
2591   }
2592
2593   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2594     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2595       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2596
2597   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
2598   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
2599   {
2600     Value *Op1 = I.getOperand(1);
2601     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2602     if (!BO ||
2603         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
2604          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
2605       Op1 = Op0;
2606       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
2607     }
2608     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1);
2609     if (BO && BO->hasOneUse() &&
2610         (BO->getOperand(1) == Op1 || BO->getOperand(1) == Neg) &&
2611         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
2612          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
2613       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
2614
2615       Instruction *Rem;
2616       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2617         Rem = BinaryOperator::CreateURem(Op0BO, Op1BO);
2618       else
2619         Rem = BinaryOperator::CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
2620
2621       InsertNewInstBefore(Rem, I);
2622       Rem->takeName(BO);
2623
2624       if (Op1BO == Op1)
2625         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
2626       else
2627         return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
2628     }
2629   }
2630
2631   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2632     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2633
2634   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2635   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2636   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2637   // formed.
2638   CastInst *BoolCast = 0;
2639   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2640     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2641       BoolCast = CI;
2642   if (!BoolCast)
2643     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2644       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2645         BoolCast = CI;
2646   if (BoolCast) {
2647     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2648       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2649       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2650       bool TIS = false;
2651       
2652       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2653       // multiply into a shift/and combination.
2654       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2655           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2656           TIS) {
2657         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2658         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2659                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2660         Value *V =
2661           InsertNewInstBefore(
2662             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2663                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2664                                             ".mask"), I);
2665
2666         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2667         // or truncate to the multiply type.
2668         if (I.getType() != V->getType()) {
2669           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2670           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2671           Instruction::CastOps opcode = 
2672             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2673              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2674           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2675         }
2676
2677         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2678         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2679       }
2680     }
2681   }
2682
2683   return Changed ? &I : 0;
2684 }
2685
2686 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2687 /// instruction.
2688 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2689   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2690   
2691   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2692   int NonNullOperand = -1;
2693   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2694     if (ST->isNullValue())
2695       NonNullOperand = 2;
2696   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2697   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2698     if (ST->isNullValue())
2699       NonNullOperand = 1;
2700   
2701   if (NonNullOperand == -1)
2702     return false;
2703   
2704   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2705   
2706   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2707   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2708   
2709   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2710   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2711   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2712   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2713   // propagate a known value of the condition into its other users.
2714   
2715   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2716   // early exit.
2717   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2718     return true;
2719   
2720   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2721   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2722   
2723   while (BBI != BBFront) {
2724     --BBI;
2725     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2726     // information from below it cannot be propagated above it.
2727     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2728       break;
2729     
2730     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2731     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2732          I != E; ++I) {
2733       if (*I == SI) {
2734         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2735         AddToWorkList(BBI);
2736       } else if (*I == SelectCond) {
2737         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2738                                    ConstantInt::getFalse();
2739         AddToWorkList(BBI);
2740       }
2741     }
2742     
2743     // If we past the instruction, quit looking for it.
2744     if (&*BBI == SI)
2745       SI = 0;
2746     if (&*BBI == SelectCond)
2747       SelectCond = 0;
2748     
2749     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2750     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2751       break;
2752     
2753   }
2754   return true;
2755 }
2756
2757
2758 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2759 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2760 /// used by the visitors to those instructions.
2761 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2762 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2763   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2764
2765   // undef / X -> 0        for integer.
2766   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2767   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2768     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2769       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2770     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2771   }
2772
2773   // X / undef -> undef
2774   if (isa<UndefValue>(Op1))
2775     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2776
2777   return 0;
2778 }
2779
2780 /// This function implements the transforms common to both integer division
2781 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2782 /// division instructions.
2783 /// @brief Common integer divide transforms
2784 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2785   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2786
2787   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2788   if (Op0 == Op1) {
2789     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2790       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2791       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2792       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2793     }
2794
2795     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2796     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2797   }
2798   
2799   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2800     return Common;
2801   
2802   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2803   // This does not apply for fdiv.
2804   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2805     return &I;
2806
2807   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2808     // div X, 1 == X
2809     if (RHS->equalsInt(1))
2810       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2811
2812     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2813     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2814       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2815         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2816           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2817             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2818           else 
2819             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2820                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2821         }
2822
2823     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2824       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2825         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2826           return R;
2827       if (isa<PHINode>(Op0))
2828         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2829           return NV;
2830     }
2831   }
2832
2833   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2834   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2835     if (LHS->equalsInt(0))
2836       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2837
2838   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2839   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2840     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2841
2842   if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
2843     if (ConstantInt *X = cast_or_null<ConstantInt>(Op1V->getSplatValue()))
2844       // div X, 1 == X
2845       if (X->isOne())
2846         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2847   }
2848
2849   return 0;
2850 }
2851
2852 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2853   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2854
2855   // Handle the integer div common cases
2856   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2857     return Common;
2858
2859   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2860     // X udiv C^2 -> X >> C
2861     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2862     // if so, convert to a right shift.
2863     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2864       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2865                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2866
2867     // X udiv C, where C >= signbit
2868     if (C->getValue().isNegative()) {
2869       Value *IC = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, C),
2870                                       I);
2871       return SelectInst::Create(IC, Constant::getNullValue(I.getType()),
2872                                 ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2873     }
2874   }
2875
2876   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2877   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2878     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2879         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2880       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2881       if (C1.isPowerOf2()) {
2882         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2883         const Type *NTy = N->getType();
2884         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2885           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2886           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2887         }
2888         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2889       }
2890     }
2891   }
2892   
2893   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2894   // where C1&C2 are powers of two.
2895   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2896     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2897       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2898         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2899         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2900           // Compute the shift amounts
2901           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2902           // Construct the "on true" case of the select
2903           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2904           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2905                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2906           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2907   
2908           // Construct the "on false" case of the select
2909           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2910           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2911                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2912           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2913
2914           // construct the select instruction and return it.
2915           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2916         }
2917       }
2918   return 0;
2919 }
2920
2921 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2922   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2923
2924   // Handle the integer div common cases
2925   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2926     return Common;
2927
2928   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2929     // sdiv X, -1 == -X
2930     if (RHS->isAllOnesValue())
2931       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2932   }
2933
2934   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2935   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2936   if (I.getType()->isInteger()) {
2937     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2938     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2939       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2940       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2941     }
2942   }      
2943   
2944   return 0;
2945 }
2946
2947 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2948   return commonDivTransforms(I);
2949 }
2950
2951 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2952 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2953 /// is used by the visitors to those instructions.
2954 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2955 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2956   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2957
2958   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2959   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2960     if (LHS->isNullValue())
2961       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2962
2963   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2964     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2965       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2966     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2967   }
2968   if (isa<UndefValue>(Op1))
2969     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2970
2971   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2972   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2973     return &I;
2974
2975   return 0;
2976 }
2977
2978 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2979 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2980 /// remainder instructions.
2981 /// @brief Common integer remainder transforms
2982 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2983   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2984
2985   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2986     return common;
2987
2988   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2989     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2990     if (RHS->equalsInt(0))
2991       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2992     
2993     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
2994       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2995
2996     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
2997       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
2998         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2999           return R;
3000       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3001         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3002           return NV;
3003       }
3004
3005       // See if we can fold away this rem instruction.
3006       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3007       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3008       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3009                                KnownZero, KnownOne))
3010         return &I;
3011     }
3012   }
3013
3014   return 0;
3015 }
3016
3017 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3018   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3019
3020   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3021     return common;
3022   
3023   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3024     // X urem C^2 -> X and C
3025     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3026     // if so, convert to a bitwise and.
3027     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3028       if (C->getValue().isPowerOf2())
3029         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3030   }
3031
3032   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3033     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3034     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3035         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3036       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3037         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3038         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3039                                                                    "tmp"), I);
3040         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3041       }
3042     }
3043   }
3044
3045   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3046   // where C1&C2 are powers of two.
3047   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3048     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3049       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3050         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3051         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3052             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3053           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3054             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3055           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3056             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3057           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3058         }
3059       }
3060   }
3061   
3062   return 0;
3063 }
3064
3065 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3066   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3067
3068   // Handle the integer rem common cases
3069   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3070     return common;
3071   
3072   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3073     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3074         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3075          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3076       // X % -Y -> X % Y
3077       AddUsesToWorkList(I);
3078       I.setOperand(1, RHSNeg);
3079       return &I;
3080     }
3081
3082   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3083   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3084   if (I.getType()->isInteger()) {
3085     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3086     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3087       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3088       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3089     }
3090   }
3091
3092   // If it's a constant vector, flip any negative values positive.
3093   if (ConstantVector *RHSV = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3094     unsigned VWidth = RHSV->getNumOperands();
3095
3096     bool hasNegative = false;
3097     for (unsigned i = 0; !hasNegative && i != VWidth; ++i)
3098       if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i)))
3099         if (RHS->getValue().isNegative())
3100           hasNegative = true;
3101
3102     if (hasNegative) {
3103       std::vector<Constant *> Elts(VWidth);
3104       for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i) {
3105         if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHSV->getOperand(i))) {
3106           if (RHS->getValue().isNegative())
3107             Elts[i] = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(RHS));
3108           else
3109             Elts[i] = RHS;
3110         }
3111       }
3112
3113       Constant *NewRHSV = ConstantVector::get(Elts);
3114       if (NewRHSV != RHSV) {
3115         AddUsesToWorkList(I);
3116         I.setOperand(1, NewRHSV);
3117         return &I;
3118       }
3119     }
3120   }
3121
3122   return 0;
3123 }
3124
3125 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3126   return commonRemTransforms(I);
3127 }
3128
3129 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3130 // constant.
3131 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3132   return CI->getValue().isPowerOf2();
3133 }
3134
3135 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3136 // This is the same as lowones(~X).
3137 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3138   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3139 }
3140
3141 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3142 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3143 ///
3144 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3145 ///
3146 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3147 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3148 ///
3149 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3150 ///   0  A > B
3151 ///   1  A == B
3152 ///   2  A < B
3153 ///
3154 /// <=>  Value  Definition
3155 /// 000     0   Always false
3156 /// 001     1   A >  B
3157 /// 010     2   A == B
3158 /// 011     3   A >= B
3159 /// 100     4   A <  B
3160 /// 101     5   A != B
3161 /// 110     6   A <= B
3162 /// 111     7   Always true
3163 ///  
3164 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3165   switch (ICI->getPredicate()) {
3166     // False -> 0
3167   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3168   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3169   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3170   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3171   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3172   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3173   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3174   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3175   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3176   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3177     // True -> 7
3178   default:
3179     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3180     return 0;
3181   }
3182 }
3183
3184 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3185 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3186 /// predicate by reference.
3187 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3188   isOrdered = false;
3189   switch (CC) {
3190   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3191   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3192   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3193   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3194   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3195   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3196   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3197   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3198   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3199   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3200   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3201   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3202   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3203   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3204     // True -> 7
3205   default:
3206     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3207     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3208     return 0;
3209   }
3210 }
3211
3212 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3213 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3214 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3215 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3216 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3217   switch (code) {
3218   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3219   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3220   case  1: 
3221     if (sign)
3222       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3223     else
3224       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3225   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3226   case  3: 
3227     if (sign)
3228       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3229     else
3230       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3231   case  4: 
3232     if (sign)
3233       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3234     else
3235       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3236   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3237   case  6: 
3238     if (sign)
3239       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3240     else
3241       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3242   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3243   }
3244 }
3245
3246 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3247 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3248 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3249 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3250                            Value *LHS, Value *RHS) {
3251   switch (code) {
3252   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3253   case  0:
3254     if (isordered)
3255       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3256     else
3257       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3258   case  1: 
3259     if (isordered)
3260       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3261     else
3262       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3263   case  2: 
3264     if (isordered)
3265       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3266     else
3267       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3268   case  3: 
3269     if (isordered)
3270       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3271     else
3272       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3273   case  4: 
3274     if (isordered)
3275       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3276     else
3277       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3278   case  5: 
3279     if (isordered)
3280       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3281     else
3282       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3283   case  6: 
3284     if (isordered)
3285       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3286     else
3287       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3288   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3289   }
3290 }
3291
3292 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3293 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3294 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3295   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3296          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3297          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3298 }
3299
3300 namespace { 
3301 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3302 struct FoldICmpLogical {
3303   InstCombiner &IC;
3304   Value *LHS, *RHS;
3305   ICmpInst::Predicate pred;
3306   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3307     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3308       pred(ICI->getPredicate()) {}
3309   bool shouldApply(Value *V) const {
3310     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3311       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3312         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3313                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3314     return false;
3315   }
3316   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3317     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3318     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3319       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3320       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3321     }
3322
3323     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3324     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3325     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3326     unsigned Code;
3327     switch (Log.getOpcode()) {
3328     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3329     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3330     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3331     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3332     }
3333
3334     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3335                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3336       
3337     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3338     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3339       return I;
3340     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3341     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3342   }
3343 };
3344 } // end anonymous namespace
3345
3346 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3347 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3348 // guaranteed to be a binary operator.
3349 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3350                                     ConstantInt *OpRHS,
3351                                     ConstantInt *AndRHS,
3352                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3353   Value *X = Op->getOperand(0);
3354   Constant *Together = 0;
3355   if (!Op->isShift())
3356     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3357
3358   switch (Op->getOpcode()) {
3359   case Instruction::Xor:
3360     if (Op->hasOneUse()) {
3361       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3362       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3363       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3364       And->takeName(Op);
3365       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3366     }
3367     break;
3368   case Instruction::Or:
3369     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3370       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3371
3372     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3373       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3374       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3375       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3376       Or->takeName(Op);
3377       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3378     }
3379     break;
3380   case Instruction::Add:
3381     if (Op->hasOneUse()) {
3382       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3383       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3384       // single bit constant.
3385       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3386
3387       // If there is only one bit set...
3388       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3389         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3390         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3391         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3392         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3393
3394         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3395         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3396           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3397           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3398           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3399           // no effect.
3400           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3401             TheAnd.setOperand(0, X);
3402             return &TheAnd;
3403           } else {
3404             // Pull the XOR out of the AND.
3405             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3406             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3407             NewAnd->takeName(Op);
3408             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3409           }
3410         }
3411       }
3412     }
3413     break;
3414
3415   case Instruction::Shl: {
3416     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3417     // the anded constant includes them, clear them now!
3418     //
3419     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3420     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3421     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3422     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3423
3424     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3425     // Masking out bits that the shift already masks
3426       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3427     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3428       TheAnd.setOperand(1, CI);
3429       return &TheAnd;
3430     }
3431     break;
3432   }
3433   case Instruction::LShr:
3434   {
3435     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3436     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3437     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3438     //
3439     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3440     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3441     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3442     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3443
3444     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3445     // Masking out bits that the shift already masks.
3446       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3447     } else if (CI != AndRHS) {
3448       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3449       return &TheAnd;
3450     }
3451     break;
3452   }
3453   case Instruction::AShr:
3454     // Signed shr.
3455     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3456     // with an and.
3457     if (Op->hasOneUse()) {
3458       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3459       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3460       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3461       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3462       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3463         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3464         // Make the argument unsigned.
3465         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3466         ShVal = InsertNewInstBefore(
3467             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3468                                    Op->getName()), TheAnd);
3469         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3470       }
3471     }
3472     break;
3473   }
3474   return 0;
3475 }
3476
3477
3478 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3479 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3480 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3481 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3482 /// insert new instructions.
3483 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3484                                            bool isSigned, bool Inside, 
3485                                            Instruction &IB) {
3486   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3487             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3488          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3489     
3490   if (Inside) {
3491     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3492       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3493
3494     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3495     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3496       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3497         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3498       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3499     }
3500
3501     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3502     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3503     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3504     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3505     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3506     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3507   }
3508
3509   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3510     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3511
3512   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3513   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3514   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3515     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3516         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3517     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3518   }
3519
3520   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3521   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3522   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3523   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3524   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3525   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3526   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3527 }
3528
3529 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3530 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3531 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3532 // not, since all 1s are not contiguous.
3533 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3534   const APInt& V = Val->getValue();
3535   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3536   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3537
3538   // look for the first zero bit after the run of ones
3539   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3540   // look for the first non-zero bit
3541   ME = V.getActiveBits(); 
3542   return true;
3543 }
3544
3545 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3546 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3547 /// the following xforms:
3548 /// 
3549 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3550 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3551 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3552 ///
3553 /// return (A +/- B).
3554 ///
3555 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3556                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3557                                         Instruction &I) {
3558   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3559   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3560       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3561
3562   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3563
3564   switch (LHSI->getOpcode()) {
3565   default: return 0;
3566   case Instruction::And:
3567     if (And(N, Mask) == Mask) {
3568       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3569       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3570            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3571           Mask->getValue().getBitWidth())
3572         break;
3573
3574       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3575       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3576       // is all N is, ignore it.
3577       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3578       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3579         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3580         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3581         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3582           break;
3583       }
3584     }
3585     return 0;
3586   case Instruction::Or:
3587   case Instruction::Xor:
3588     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3589     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3590          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3591         && And(N, Mask)->isZero())
3592       break;
3593     return 0;
3594   }
3595   
3596   Instruction *New;
3597   if (isSub)
3598     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3599   else
3600     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3601   return InsertNewInstBefore(New, I);
3602 }
3603
3604 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3605 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3606                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3607   Value *Val, *Val2;
3608   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3609   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3610   
3611   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3612   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3613       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3614     return 0;
3615   
3616   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3617   // where C is a power of 2
3618   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3619       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3620     Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(Val, Val2);
3621     InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3622     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3623   }
3624   
3625   // From here on, we only handle:
3626   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3627   if (Val != Val2) return 0;
3628   
3629   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3630   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3631       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3632       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3633       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3634     return 0;
3635   
3636   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3637   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3638     return 0;
3639     
3640   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3641   bool ShouldSwap;
3642   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3643       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3644        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3645     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3646   else
3647     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3648     
3649   if (ShouldSwap) {
3650     std::swap(LHS, RHS);
3651     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3652     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3653   }
3654
3655   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3656   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3657   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3658   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3659   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3660   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3661   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3662
3663   switch (LHSCC) {
3664   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3665   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3666     switch (RHSCC) {
3667     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3668     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3669     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3670     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3671       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3672     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3673     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3674     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3675       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3676     }
3677   case ICmpInst::ICMP_NE:
3678     switch (RHSCC) {
3679     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3680     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3681       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3682         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3683       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3684     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3685       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3686         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3687       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3688     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3689     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3690     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3691       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3692     case ICmpInst::ICMP_NE:
3693       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3694         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3695         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3696                                                      Val->getName()+".off");
3697         InsertNewInstBefore(Add, I);
3698         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3699                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3700       }
3701       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3702     }
3703     break;
3704   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3705     switch (RHSCC) {
3706     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3707     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3708     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3709       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3710     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3711       break;
3712     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3713     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3714       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3715     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3716       break;
3717     }
3718     break;
3719   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3720     switch (RHSCC) {
3721     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3722     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3723     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3724       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3725     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3726       break;
3727     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3728     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3729       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3730     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3731       break;
3732     }
3733     break;
3734   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3735     switch (RHSCC) {
3736     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3737     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3738     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3739       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3740     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3741       break;
3742     case ICmpInst::ICMP_NE:
3743       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3744         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3745       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3746     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3747       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3748     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3749       break;
3750     }
3751     break;
3752   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3753     switch (RHSCC) {
3754     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3755     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3756     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3757       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3758     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3759       break;
3760     case ICmpInst::ICMP_NE:
3761       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3762         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3763       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3764     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3765       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3766     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3767       break;
3768     }
3769     break;
3770   }
3771  
3772   return 0;
3773 }
3774
3775
3776 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3777   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3778   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3779
3780   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3781     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3782
3783   // and X, X = X
3784   if (Op0 == Op1)
3785     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3786
3787   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3788   // purpose is to compute bits we don't care about.
3789   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3790     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3791     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3792     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3793                              KnownZero, KnownOne))
3794       return &I;
3795   } else {
3796     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3797       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3798         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3799     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3800       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3801     }
3802   }
3803   
3804   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3805     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3806     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3807
3808     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3809     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3810       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3811       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3812       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3813       switch (Op0I->getOpcode()) {
3814       case Instruction::Xor:
3815       case Instruction::Or:
3816         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3817         if (Op0I->hasOneUse()) {
3818           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3819             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3820             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3821                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3822             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3823             return BinaryOperator::Create(
3824                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3825           }
3826           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3827               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3828             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3829             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3830                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3831             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3832             return BinaryOperator::Create(
3833                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3834           }
3835         }
3836
3837         break;
3838       case Instruction::Add:
3839         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3840         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3841         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3842         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3843           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3844         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3845           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3846         break;
3847
3848       case Instruction::Sub:
3849         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3850         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3851         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3852         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3853           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3854
3855         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3856         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3857         if (Op0I->hasOneUse()) {
3858           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3859           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3860           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3861
3862           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3863           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3864               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3865             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3866             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3867             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3868           }
3869         }
3870         break;
3871
3872       case Instruction::Shl:
3873       case Instruction::LShr:
3874         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3875         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3876         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3877           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3878                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3879           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3880           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3881         }
3882         break;
3883       }
3884
3885       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3886         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3887           return Res;
3888     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3889       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3890       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3891       // frequently occurs for bitfield accesses.
3892       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3893         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3894             CastOp->getNumOperands() == 2)
3895           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3896             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3897               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3898               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3899               // This will fold the two constants together, which may allow 
3900               // other simplifications.
3901               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3902                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3903                 CastOp->getName()+".shrunk");
3904               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3905               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3906               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3907               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3908               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3909             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3910               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3911               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3912               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3913               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3914                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3915             }
3916           }
3917       }
3918     }
3919
3920     // Try to fold constant and into select arguments.
3921     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3922       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3923         return R;
3924     if (isa<PHINode>(Op0))
3925       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3926         return NV;
3927   }
3928
3929   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3930   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3931
3932   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3933     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3934
3935   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3936   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3937     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3938                                                I.getName()+".demorgan");
3939     InsertNewInstBefore(Or, I);
3940     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3941   }
3942   
3943   {
3944     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3945     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3946       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3947         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3948     
3949       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3950       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3951         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3952           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3953       }
3954     }
3955     
3956     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3957       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3958         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3959
3960       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3961       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3962         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3963           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3964       }
3965     }
3966     
3967     if (Op0->hasOneUse() &&
3968         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3969       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3970         I.swapOperands();     // Simplify below
3971         std::swap(Op0, Op1);
3972       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3973         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3974         I.swapOperands();     // Simplify below
3975         std::swap(Op0, Op1);
3976       }
3977     }
3978
3979     if (Op1->hasOneUse() &&
3980         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3981       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3982         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3983         std::swap(A, B);
3984       }
3985       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3986         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3987         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3988         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3989       }
3990     }
3991
3992     // (A&((~A)|B)) -> A&B
3993     if (match(Op0, m_Or(m_Not(m_Specific(Op1)), m_Value(A))) ||
3994         match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op1)))))
3995       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op1);
3996     if (match(Op1, m_Or(m_Not(m_Specific(Op0)), m_Value(A))) ||
3997         match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Not(m_Specific(Op0)))))
3998       return BinaryOperator::CreateAnd(A, Op0);
3999   }
4000   
4001   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
4002     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4003     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4004       return R;
4005
4006     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4007       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
4008         return Res;
4009   }
4010
4011   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
4012   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
4013     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4014       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
4015         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4016         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4017             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4018             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4019                               I.getType(), TD) &&
4020             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4021                               I.getType(), TD)) {
4022           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
4023                                                          Op1C->getOperand(0),
4024                                                          I.getName());
4025           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4026           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4027         }
4028       }
4029     
4030   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
4031   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4032     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4033       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4034           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4035           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4036         Instruction *NewOp =
4037           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4038                                                         SI1->getOperand(0),
4039                                                         SI0->getName()), I);
4040         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4041                                       SI1->getOperand(1));
4042       }
4043   }
4044
4045   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4046   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4047     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4048       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4049           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4050         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4051         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4052           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4053             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4054             // false.
4055             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4056               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4057             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4058                                 RHS->getOperand(0));
4059           }
4060       } else {
4061         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4062         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4063         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4064             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4065           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4066             // Swap RHS operands to match LHS.
4067             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4068             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4069           }
4070           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4071             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4072             if (Op0CC == Op1CC)
4073               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4074             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4075                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4076               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4077             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4078               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4079             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4080               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4081             bool Op0Ordered;
4082             bool Op1Ordered;
4083             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4084             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4085             if (Op1Pred == 0) {
4086               std::swap(Op0, Op1);
4087               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4088               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4089             }
4090             if (Op0Pred == 0) {
4091               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4092               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4093               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4094                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4095               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4096               // uno && ord -> false
4097               if (!Op0Ordered)
4098                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4099               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4100               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4101                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4102             }
4103           }
4104         }
4105       }
4106     }
4107   }
4108
4109   return Changed ? &I : 0;
4110 }
4111
4112 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4113 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4114 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4115 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4116 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4117 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4118 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4119 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4120 /// match.
4121 ///
4122 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4123 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4124 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4125 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4126 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4127 /// byte of ByteValues is actually being set.
4128 ///
4129 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4130 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4131 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4132 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4133 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4134 ///
4135 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4136                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4137   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4138     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4139     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4140       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4141                                ByteValues) ||
4142              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4143                                ByteValues);
4144     }
4145   
4146     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4147     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4148     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4149       unsigned ShAmt = 
4150         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4151       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4152       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4153         return true;
4154
4155       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4156       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4157         // X << 2 -> collect(X, +2)
4158         OverallLeftShift += ByteShift;
4159         ByteMask >>= ByteShift;
4160       } else {
4161         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4162         OverallLeftShift -= ByteShift;
4163         ByteMask <<= ByteShift;
4164         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4165       }
4166
4167       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4168       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4169
4170       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4171                                ByteValues);
4172     }
4173
4174     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4175     // corresponding bytes in ByteMask.
4176     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4177         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4178       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4179       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4180       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4181       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4182       
4183       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4184         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4185         // the and mask is.
4186         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4187           continue;
4188         
4189         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4190         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4191         if (MaskB == 0) {
4192           ByteMask &= ~(1U << i);
4193           continue;
4194         }
4195         
4196         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4197         if (MaskB != Byte)
4198           return true;
4199
4200         // Otherwise, this byte is kept.
4201       }
4202
4203       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4204                                ByteValues);
4205     }
4206   }
4207   
4208   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4209   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4210   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4211   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4212   // their ultimate destination.
4213   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4214   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4215   
4216   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4217   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4218   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4219   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4220   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4221   // low part, it must be shifted left.
4222   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4223   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4224     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4225       return true;
4226   } else {
4227     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4228       return true;
4229   }
4230   
4231   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4232   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4233   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4234     return true;
4235   ByteValues[DestByteNo] = V;
4236   return false;
4237 }
4238
4239 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4240 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4241 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4242   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4243   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4244       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4245       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4246     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4247   
4248   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4249   /// defines each byte.
4250   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4251   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4252     
4253   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4254   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4255   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4256     return 0;
4257   
4258   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4259   Value *V = ByteValues[0];
4260   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4261   
4262   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4263   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4264     if (ByteValues[i] != V)
4265       return 0;
4266   const Type *Tys[] = { ITy };
4267   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4268   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4269   return CallInst::Create(F, V);
4270 }
4271
4272 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4273 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4274 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4275 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4276                                          Value *C, Value *D) {
4277   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4278   Value *Cond = 0;
4279   if (!match(A, m_SelectCst<-1, 0>(m_Value(Cond))))
4280     return 0;
4281
4282   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4283   if (match(D, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4284     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4285   if (match(D, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4286     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4287   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4288   if (match(B, m_SelectCst<0, -1>(m_Specific(Cond))))
4289     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4290   if (match(B, m_Not(m_SelectCst<-1, 0>(m_Specific(Cond)))))
4291     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4292   return 0;
4293 }
4294
4295 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4296 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4297                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4298   Value *Val, *Val2;
4299   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4300   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4301   
4302   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4303   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4304       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4305     return 0;
4306   
4307   // From here on, we only handle:
4308   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4309   if (Val != Val2) return 0;
4310   
4311   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4312   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4313       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4314       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4315       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4316     return 0;
4317   
4318   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4319   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4320     return 0;
4321   
4322   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4323   bool ShouldSwap;
4324   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4325       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4326        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4327     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4328   else
4329     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4330   
4331   if (ShouldSwap) {
4332     std::swap(LHS, RHS);
4333     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4334     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4335   }
4336   
4337   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4338   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4339   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4340   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4341   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4342   // equal.
4343   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4344
4345   switch (LHSCC) {
4346   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4347   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4348     switch (RHSCC) {
4349     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4350     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4351       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4352         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4353         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4354                                                      Val->getName()+".off");
4355         InsertNewInstBefore(Add, I);
4356         AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4357         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4358       }
4359       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4360     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4361     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4362       break;
4363     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4364     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4365     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4366       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4367     }
4368     break;
4369   case ICmpInst::ICMP_NE:
4370     switch (RHSCC) {
4371     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4372     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4373     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4374     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4375       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4376     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4377     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4378     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4379       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4380     }
4381     break;
4382   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4383     switch (RHSCC) {
4384     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4385     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4386       break;
4387     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4388       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4389       // this can cause overflow.
4390       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4391         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4392       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4393     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4394       break;
4395     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4396     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4397       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4398     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4399       break;
4400     }
4401     break;
4402   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4403     switch (RHSCC) {
4404     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4405     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4406       break;
4407     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4408       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4409       // this can cause overflow.
4410       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4411         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4412       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4413     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4414       break;
4415     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4416     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4417       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4418     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4419       break;
4420     }
4421     break;
4422   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4423     switch (RHSCC) {
4424     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4425     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4426     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4427       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4428     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4429       break;
4430     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4431     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4432       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4433     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4434       break;
4435     }
4436     break;
4437   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4438     switch (RHSCC) {
4439     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4440     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4441     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4442       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4443     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4444       break;
4445     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4446     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4447       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4448     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4449       break;
4450     }
4451     break;
4452   }
4453   return 0;
4454 }
4455
4456 /// FoldOrWithConstants - This helper function folds:
4457 ///
4458 ///     ((A | B) & C1) | (B & C2)
4459 ///
4460 /// into:
4461 /// 
4462 ///     (A & C1) | B
4463 ///
4464 /// when the XOR of the two constants is "all ones" (-1).
4465 Instruction *InstCombiner::FoldOrWithConstants(BinaryOperator &I, Value *Op,
4466                                                Value *A, Value *B, Value *C) {
4467   ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4468   if (!CI1) return 0;
4469
4470   Value *V1 = 0;
4471   ConstantInt *CI2 = 0;
4472   if (!match(Op, m_And(m_Value(V1), m_ConstantInt(CI2)))) return 0;
4473
4474   APInt Xor = CI1->getValue() ^ CI2->getValue();
4475   if (!Xor.isAllOnesValue()) return 0;
4476
4477   if (V1 == A || V1 == B) {
4478     Instruction *NewOp =
4479       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd((V1 == A) ? B : A, CI1), I);
4480     return BinaryOperator::CreateOr(NewOp, V1);
4481   }
4482
4483   return 0;
4484 }
4485
4486 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4487   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4488   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4489
4490   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4491     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4492
4493   // or X, X = X
4494   if (Op0 == Op1)
4495     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4496
4497   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4498   // purpose is to compute bits we don't care about.
4499   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4500     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4501     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4502     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4503                              KnownZero, KnownOne))
4504       return &I;
4505   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4506     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4507   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4508     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4509       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4510   }
4511     
4512
4513   
4514   // or X, -1 == -1
4515   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4516     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4517     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4518     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4519       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4520       InsertNewInstBefore(Or, I);
4521       Or->takeName(Op0);
4522       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4523                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4524     }
4525
4526     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4527     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4528       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4529       InsertNewInstBefore(Or, I);
4530       Or->takeName(Op0);
4531       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4532                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4533     }
4534
4535     // Try to fold constant and into select arguments.
4536     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4537       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4538         return R;
4539     if (isa<PHINode>(Op0))
4540       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4541         return NV;
4542   }
4543
4544   Value *A = 0, *B = 0;
4545   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4546
4547   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4548     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4549       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4550   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4551     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4552       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4553
4554   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4555   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4556   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4557       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4558       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4559        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4560     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4561       return BSwap;
4562   }
4563   
4564   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4565   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4566       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4567     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4568     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4569     NOr->takeName(Op0);
4570     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4571   }
4572
4573   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4574   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4575       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4576     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4577     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4578     NOr->takeName(Op0);
4579     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4580   }
4581
4582   // (A & C)|(B & D)
4583   Value *C = 0, *D = 0;
4584   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4585       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4586     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4587     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4588     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4589     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4590       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4591       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4592       // replace with V+N.
4593       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4594         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4595             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4596           // Add commutes, try both ways.
4597           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4598             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4599           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4600             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4601         }
4602         // Or commutes, try both ways.
4603         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4604             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4605           // Add commutes, try both ways.
4606           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4607             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4608           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4609             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4610         }
4611       }
4612       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4613     }
4614     
4615     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4616     // terms for V1 & (V2|V3).
4617     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4618       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4619         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4620       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4621         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4622       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4623         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4624       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4625         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4626       
4627       if (V1) {
4628         Value *Or =
4629           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4630         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4631       }
4632     }
4633
4634     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4635     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4636       return Match;
4637     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4638       return Match;
4639     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4640       return Match;
4641     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4642       return Match;
4643
4644     // ((A&~B)|(~A&B)) -> A^B
4645     if ((match(C, m_Not(m_Specific(D))) &&
4646          match(B, m_Not(m_Specific(A)))))
4647       return BinaryOperator::CreateXor(A, D);
4648     // ((~B&A)|(~A&B)) -> A^B
4649     if ((match(A, m_Not(m_Specific(D))) &&
4650          match(B, m_Not(m_Specific(C)))))
4651       return BinaryOperator::CreateXor(C, D);
4652     // ((A&~B)|(B&~A)) -> A^B
4653     if ((match(C, m_Not(m_Specific(B))) &&
4654          match(D, m_Not(m_Specific(A)))))
4655       return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4656     // ((~B&A)|(B&~A)) -> A^B
4657     if ((match(A, m_Not(m_Specific(B))) &&
4658          match(D, m_Not(m_Specific(C)))))
4659       return BinaryOperator::CreateXor(C, B);
4660   }
4661   
4662   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4663   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4664     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4665       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4666           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4667           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4668         Instruction *NewOp =
4669         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4670                                                      SI1->getOperand(0),
4671                                                      SI0->getName()), I);
4672         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4673                                       SI1->getOperand(1));
4674       }
4675   }
4676
4677   // ((A|B)&1)|(B&-2) -> (A&1) | B
4678   if (match(Op0, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4679       match(Op0, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4680     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op1, A, B, C);
4681     if (Ret) return Ret;
4682   }
4683   // (B&-2)|((A|B)&1) -> (A&1) | B
4684   if (match(Op1, m_And(m_Or(m_Value(A), m_Value(B)), m_Value(C))) ||
4685       match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Or(m_Value(A), m_Value(B))))) {
4686     Instruction *Ret = FoldOrWithConstants(I, Op0, A, B, C);
4687     if (Ret) return Ret;
4688   }
4689
4690   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4691     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4692       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4693   } else {
4694     A = 0;
4695   }
4696   // Note, A is still live here!
4697   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4698     if (Op0 == B)
4699       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4700
4701     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4702     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4703       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4704                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4705       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4706     }
4707   }
4708
4709   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4710   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4711     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4712       return R;
4713
4714     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4715       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4716         return Res;
4717   }
4718     
4719   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4720   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4721     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4722       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4723         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4724             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4725           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4726           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4727               // Only do this if the casts both really cause code to be
4728               // generated.
4729               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4730                                 I.getType(), TD) &&
4731               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4732                                 I.getType(), TD)) {
4733             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4734                                                           Op1C->getOperand(0),
4735                                                           I.getName());
4736             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4737             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4738           }
4739         }
4740       }
4741   }
4742   
4743     
4744   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4745   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4746     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4747       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4748           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4749           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4750         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4751           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4752             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4753             // true.
4754             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4755               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4756             
4757             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4758             // rest.
4759             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4760                                 RHS->getOperand(0));
4761           }
4762       } else {
4763         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4764         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4765         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4766             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4767           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4768             // Swap RHS operands to match LHS.
4769             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4770             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4771           }
4772           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4773             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4774             if (Op0CC == Op1CC)
4775               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4776             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4777                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4778               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4779             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4780               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4781             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4782               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4783             bool Op0Ordered;
4784             bool Op1Ordered;
4785             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4786             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4787             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4788               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4789               // or'ed predicates.
4790               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4791                                        Op0LHS, Op0RHS);
4792               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4793                 return I;
4794               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4795               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4796             }
4797           }
4798         }
4799       }
4800     }
4801   }
4802
4803   return Changed ? &I : 0;
4804 }
4805
4806 namespace {
4807
4808 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4809 struct XorSelf {
4810   Value *RHS;
4811   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4812   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4813   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4814     return &Xor;
4815   }
4816 };
4817
4818 }
4819
4820 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4821   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4822   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4823
4824   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4825     if (isa<UndefValue>(Op0))
4826       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4827       // idiom (misuse).
4828       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4829     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4830   }
4831
4832   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4833   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4834     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4835     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4836   }
4837   
4838   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4839   // purpose is to compute bits we don't care about.
4840   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4841     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4842     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4843     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4844                              KnownZero, KnownOne))
4845       return &I;
4846   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4847     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4848   }
4849
4850   // Is this a ~ operation?
4851   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4852     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4853     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4854     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4855       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4856           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4857         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4858         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4859           Instruction *NotY =
4860             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4861                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4862           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4863           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4864             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4865           else
4866             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4867         }
4868       }
4869     }
4870   }
4871   
4872   
4873   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4874     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4875       // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4876       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4877         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4878                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4879
4880       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4881         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4882                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4883     }
4884
4885     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4886     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4887       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4888         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4889           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4890           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4891             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4892                                              Op0C->getDestTy())) {
4893               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4894                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4895                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4896               NewCI->takeName(CI);
4897               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4898             }
4899           }
4900         }
4901       }
4902     }
4903
4904     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4905       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4906       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4907         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4908           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4909           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4910                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4911           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4912         }
4913           
4914       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4915         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4916           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4917           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4918             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4919             return BinaryOperator::CreateSub(
4920                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4921                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4922                                           Op0I->getOperand(0));
4923           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4924             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4925             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4926             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4927
4928           }
4929         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4930           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4931           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4932             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4933             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4934             // NewRHS.
4935             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4936             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4937                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4938             AddToWorkList(Op0I);
4939             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4940             I.setOperand(1, NewRHS);
4941             return &I;
4942           }
4943         }
4944       }
4945     }
4946
4947     // Try to fold constant and into select arguments.
4948     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4949       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4950         return R;
4951     if (isa<PHINode>(Op0))
4952       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4953         return NV;
4954   }
4955
4956   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4957     if (X == Op1)
4958       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4959
4960   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4961     if (X == Op0)
4962       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4963
4964   
4965   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4966   if (Op1I) {
4967     Value *A, *B;
4968     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4969       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4970         Op1I->swapOperands();
4971         I.swapOperands();
4972         std::swap(Op0, Op1);
4973       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4974         I.swapOperands();     // Simplified below.
4975         std::swap(Op0, Op1);
4976       }
4977     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
4978       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
4979     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
4980       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
4981     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4982       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4983         Op1I->swapOperands();
4984         std::swap(A, B);
4985       }
4986       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4987         I.swapOperands();     // Simplified below.
4988         std::swap(Op0, Op1);
4989       }
4990     }
4991   }
4992   
4993   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4994   if (Op0I) {
4995     Value *A, *B;
4996     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4997       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4998         std::swap(A, B);
4999       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
5000         Instruction *NotB =
5001           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
5002         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
5003       }
5004     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
5005       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
5006     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
5007       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
5008     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
5009       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
5010         std::swap(A, B);
5011       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
5012           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
5013         Instruction *N =
5014           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
5015         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
5016       }
5017     }
5018   }
5019   
5020   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
5021   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
5022       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
5023       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5024       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
5025     Instruction *NewOp =
5026       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
5027                                                     Op1I->getOperand(0),
5028                                                     Op0I->getName()), I);
5029     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
5030                                   Op1I->getOperand(1));
5031   }
5032     
5033   if (Op0I && Op1I) {
5034     Value *A, *B, *C, *D;
5035     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
5036     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5037         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5038       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5039         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5040     }
5041     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
5042     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5043         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5044       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
5045         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
5046     }
5047     
5048     // (A & B)^(C & D)
5049     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
5050         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
5051         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
5052       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
5053       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
5054       if (A == C)
5055         X = A, Y = B, Z = D;
5056       else if (A == D)
5057         X = A, Y = B, Z = C;
5058       else if (B == C)
5059         X = B, Y = A, Z = D;
5060       else if (B == D)
5061         X = B, Y = A, Z = C;
5062       
5063       if (X) {
5064         Instruction *NewOp =
5065         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
5066         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
5067       }
5068     }
5069   }
5070     
5071   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
5072   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
5073     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
5074       return R;
5075
5076   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
5077   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
5078     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
5079       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
5080         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
5081         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
5082             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
5083             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
5084                               I.getType(), TD) &&
5085             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
5086                               I.getType(), TD)) {
5087           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
5088                                                          Op1C->getOperand(0),
5089                                                          I.getName());
5090           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
5091           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
5092         }
5093       }
5094   }
5095
5096   return Changed ? &I : 0;
5097 }
5098
5099 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5100 /// overflowed for this type.
5101 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5102                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5103   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5104
5105   if (IsSigned)
5106     if (In2->getValue().isNegative())
5107       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5108     else
5109       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5110   else
5111     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5112 }
5113
5114 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5115 /// overflowed for this type.
5116 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5117                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5118   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5119
5120   if (IsSigned)
5121     if (In2->getValue().isNegative())
5122       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5123     else
5124       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5125   else
5126     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5127 }
5128
5129 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5130 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5131 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5132 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5133   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5134   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5135   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5136   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5137
5138   // Build a mask for high order bits.
5139   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5140   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5141
5142   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5143        ++i, ++GTI) {
5144     Value *Op = *i;
5145     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5146     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5147       if (OpC->isZero()) continue;
5148       
5149       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5150       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5151         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5152         
5153         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5154           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5155         else
5156           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5157                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5158                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5159                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5160         continue;
5161       }
5162       
5163       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5164       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5165       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5166       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5167         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5168       else {
5169         // Emit an add instruction.
5170         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5171            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5172                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5173       }
5174       continue;
5175     }
5176     // Convert to correct type.
5177     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5178       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5179         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5180       else
5181         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5182                                                  Op->getName()+".c"), I);
5183     }
5184     if (Size != 1) {
5185       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5186       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5187         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5188       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5189         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5190                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5191     }
5192
5193     // Emit an add instruction.
5194     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5195       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5196                                     cast<Constant>(Result));
5197     else
5198       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5199                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5200   }
5201   return Result;
5202 }
5203
5204
5205 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5206 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5207 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5208 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5209 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5210 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5211 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5212 ///
5213 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5214 /// 
5215 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5216                                           InstCombiner &IC) {
5217   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5218   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5219
5220   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5221   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5222   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5223   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5224   // because the expression will cross zero at the same point.
5225   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5226   int64_t Offset = 0;
5227   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5228     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5229       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5230       if (CI->isZero()) continue;
5231
5232       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5233       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5234         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5235       } else {
5236         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5237         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5238       }
5239     } else {
5240       // Found our variable index.
5241       break;
5242     }
5243   }
5244   
5245   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5246   // evaluate it the general way.
5247   if (i == e) return 0;
5248   
5249   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5250   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5251   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5252   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5253   
5254   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5255   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5256     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5257     if (!CI) return 0;
5258    
5259     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5260     if (CI->isZero()) continue;
5261     
5262     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5263     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5264       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5265     } else {
5266       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5267       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5268     }
5269   }
5270   
5271   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5272   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5273   // the index.
5274   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5275   if (Offset == 0) {
5276     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5277     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5278     // computation crosses zero.
5279     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5280       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5281                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5282     return VariableIdx;
5283   }
5284   
5285   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5286   // the pointer size, so get it.
5287   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5288   
5289   Offset &= PtrSizeMask;
5290   VariableScale &= PtrSizeMask;
5291
5292   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5293   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5294   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5295   // multiple of the variable scale.
5296   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5297   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5298     return 0;
5299
5300   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5301   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5302   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5303     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5304                                               true /*SExt*/, 
5305                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5306   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5307   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5308 }
5309
5310
5311 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5312 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5313 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5314                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5315                                        Instruction &I) {
5316   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5317
5318   // Look through bitcasts.
5319   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5320     RHS = BCI->getOperand(0);
5321
5322   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5323   if (PtrBase == RHS) {
5324     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5325     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5326     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5327     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5328     
5329     // If not, synthesize the offset the hard way.
5330     if (Offset == 0)
5331       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5332     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5333                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5334   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5335     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5336     // compare the base pointer.
5337     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5338       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5339       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5340                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5341       if (IndicesTheSame)
5342         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5343           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5344             IndicesTheSame = false;
5345             break;
5346           }
5347
5348       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5349       if (IndicesTheSame)
5350         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5351                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5352
5353       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5354       // different, bail out.
5355       return 0;
5356     }
5357
5358     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5359     bool AllZeros = true;
5360     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5361       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5362           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5363         AllZeros = false;
5364         break;
5365       }
5366     if (AllZeros)
5367       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5368                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5369
5370     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5371     AllZeros = true;
5372     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5373       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5374           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5375         AllZeros = false;
5376         break;
5377       }
5378     if (AllZeros)
5379       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5380
5381     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5382       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5383       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5384       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5385       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5386         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5387           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5388                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5389             // Irreconcilable differences.
5390             NumDifferences = 2;
5391             break;
5392           } else {
5393             if (NumDifferences++) break;
5394             DiffOperand = i;
5395           }
5396         }
5397
5398       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5399         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5400                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5401                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5402
5403       else if (NumDifferences == 1) {
5404         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5405         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5406         // Make sure we do a signed comparison here.
5407         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5408       }
5409     }
5410
5411     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5412     // the result to fold to a constant!
5413     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5414         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5415       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5416       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5417       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5418       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5419     }
5420   }
5421   return 0;
5422 }
5423
5424 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5425 ///
5426 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5427                                                 Instruction *LHSI,
5428                                                 Constant *RHSC) {
5429   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5430   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5431   
5432   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5433   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5434   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5435   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5436   
5437   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5438   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5439   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5440   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5441   
5442   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5443   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5444   if (LHSUnsigned)
5445     ++InputSize;
5446   
5447   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5448   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5449     return 0;
5450   
5451   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5452   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5453   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5454   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5455   
5456   ICmpInst::Predicate Pred;
5457   switch (I.getPredicate()) {
5458   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5459   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5460   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5461     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5462     break;
5463   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5464   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5465     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5466     break;
5467   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5468   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5469     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5470     break;
5471   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5472   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5473     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5474     break;
5475   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5476   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5477     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5478     break;
5479   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5480   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5481     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5482     break;
5483   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5484     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5485   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5486     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5487   }
5488   
5489   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5490   
5491   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5492   
5493   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5494   // comparing an i8 to 300.0.
5495   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5496   
5497   if (!LHSUnsigned) {
5498     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5499     // and large values.
5500     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5501     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5502                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5503     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5504       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5505           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5506         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5507       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5508     }
5509   } else {
5510     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5511     // +INF and large values.
5512     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5513     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5514                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5515     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5516       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5517           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5518         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5519       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5520     }
5521   }
5522   
5523   if (!LHSUnsigned) {
5524     // See if the RHS value is < SignedMin.
5525     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5526     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5527                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5528     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5529       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5530           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5531         return ReplaceInstUsesWith(I,ConstantInt::getTrue());
5532       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5533     }
5534   }
5535
5536   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5537   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5538   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5539   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5540   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5541   if (!RHS.isZero() &&
5542       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5543     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5544     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5545     // at this point.
5546     switch (Pred) {
5547     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5548     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5549       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5550     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5551       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5552     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5553       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5554       // (float)int <= -4.4  --> false
5555       if (RHS.isNegative())
5556         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5557       break;
5558     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5559       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5560       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5561       if (RHS.isNegative())
5562         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5563       break;
5564     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5565       // (float)int < -4.4   --> false
5566       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5567       if (RHS.isNegative())
5568         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5569       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5570       break;
5571     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5572       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5573       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5574       if (!RHS.isNegative())
5575         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5576       break;
5577     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5578       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5579       // (float)int > -4.4   --> true
5580       if (RHS.isNegative())
5581         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5582       break;
5583     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5584       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5585       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5586       if (RHS.isNegative())
5587         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5588       break;
5589     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5590       // (float)int >= -4.4   --> true
5591       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5592       if (!RHS.isNegative())
5593         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5594       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5595       break;
5596     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5597       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5598       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5599       if (!RHS.isNegative())
5600         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5601       break;
5602     }
5603   }
5604
5605   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5606   // comparison.
5607   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5608 }
5609
5610 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5611   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5612   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5613
5614   // Fold trivial predicates.
5615   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5616     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5617   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5618     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5619   
5620   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5621   if (Op0 == Op1) {
5622     switch (I.getPredicate()) {
5623     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5624     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5625     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5626     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5627       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5628     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5629     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5630     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5631       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5632       
5633     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5634     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5635     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5636     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5637       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5638       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5639       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5640       return &I;
5641       
5642     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5643     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5644     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5645     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5646       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5647       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5648       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5649       return &I;
5650     }
5651   }
5652     
5653   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5654     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5655
5656   // Handle fcmp with constant RHS
5657   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5658     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5659     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5660       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5661         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5662           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5663         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5664                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5665         // True if unordered.
5666         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5667       }
5668     }
5669     
5670     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5671       switch (LHSI->getOpcode()) {
5672       case Instruction::PHI:
5673         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5674         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5675         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5676         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5677           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5678             return NV;
5679         break;
5680       case Instruction::SIToFP:
5681       case Instruction::UIToFP:
5682         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5683           return NV;
5684         break;
5685       case Instruction::Select:
5686         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5687         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5688         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5689         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5690         if (LHSI->hasOneUse()) {
5691           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5692             // Fold the known value into the constant operand.
5693             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5694             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5695             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5696                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5697                                                       I.getName()), I);
5698           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5699             // Fold the known value into the constant operand.
5700             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5701             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5702             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5703                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5704                                                       I.getName()), I);
5705           }
5706         }
5707
5708         if (Op1)
5709           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5710         break;
5711       }
5712   }
5713
5714   return Changed ? &I : 0;
5715 }
5716
5717 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5718   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5719   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5720   const Type *Ty = Op0->getType();
5721
5722   // icmp X, X
5723   if (Op0 == Op1)
5724     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5725                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5726
5727   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5728     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5729   
5730   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5731   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5732   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5733        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5734       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5735        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5736     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5737                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5738
5739   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5740   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5741     switch (I.getPredicate()) {
5742     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5743     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5744       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5745       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5746       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5747     }
5748     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5749       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5750
5751     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5752       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5753       // FALL THROUGH
5754     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5755       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5756       InsertNewInstBefore(Not, I);
5757       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5758     }
5759     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5760       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5761       // FALL THROUGH
5762     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5763       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5764       InsertNewInstBefore(Not, I);
5765       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5766     }
5767     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5768       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5769       // FALL THROUGH
5770     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5771       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5772       InsertNewInstBefore(Not, I);
5773       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5774     }
5775     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5776       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5777       // FALL THROUGH
5778     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5779       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5780       InsertNewInstBefore(Not, I);
5781       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5782     }
5783     }
5784   }
5785
5786   // See if we are doing a comparison with a constant.
5787   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5788     Value *A, *B;
5789     
5790     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5791     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5792         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5793       // (icmp cond A B) if cond is equality
5794       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5795     }
5796     
5797     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5798     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5799     // them being folded in the code below.
5800     switch (I.getPredicate()) {
5801     default: break;
5802     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5803       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5804         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5805       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5806     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5807       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5808         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5809       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5810     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5811       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5812         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5813       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5814     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5815       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5816         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5817       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5818     }
5819     
5820     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5821     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5822     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5823     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5824     
5825     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5826     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5827     bool UnusedBit;
5828     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5829     
5830     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5831                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5832                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5833                              KnownZero, KnownOne, 0))
5834       return &I;
5835         
5836     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5837     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5838     // EQ and NE we use unsigned values.
5839     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5840     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5841       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5842     else
5843       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5844     
5845     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5846     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5847     // that code below can assume that Min != Max.
5848     if (Min == Max)
5849       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5850                                                           ConstantInt::get(Min),
5851                                                           CI));
5852     
5853     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5854     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5855     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5856     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5857     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5858     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5859       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5860         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5861       break;
5862     case ICmpInst::ICMP_NE:
5863       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5864         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5865       break;
5866     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5867       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5868         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5869       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5870         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5871       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5872         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5873       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5874         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5875         
5876       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5877       if (CI->isMinValue(true))
5878         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5879                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5880       break;
5881     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5882       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5883         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5884       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5885         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5886         
5887       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5888         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5889       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5890         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5891       
5892       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5893       if (CI->isMaxValue(true))
5894         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5895                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5896       break;
5897     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5898       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5899         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5900       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5901         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5902       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5903         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5904       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5905         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5906       break;
5907     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5908       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5909         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5910       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5911         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5912         
5913       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5914         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5915       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5916         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5917       break;
5918     }
5919   }
5920
5921   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5922   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5923   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5924   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5925   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5926   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5927   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5928   if (I.hasOneUse())
5929     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5930       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5931           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5932         return 0;
5933
5934   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5935   // can be folded into the comparison.
5936   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5937     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5938     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5939     // instruction can be folded into the icmp 
5940     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5941       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5942         return Res;
5943   }
5944
5945   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5946   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5947     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5948       switch (LHSI->getOpcode()) {
5949       case Instruction::GetElementPtr:
5950         if (RHSC->isNullValue()) {
5951           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5952           bool isAllZeros = true;
5953           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5954             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5955                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5956               isAllZeros = false;
5957               break;
5958             }
5959           if (isAllZeros)
5960             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5961                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5962         }
5963         break;
5964
5965       case Instruction::PHI:
5966         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5967         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5968         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5969         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5970           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5971             return NV;
5972         break;
5973       case Instruction::Select: {
5974         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5975         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5976         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5977         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5978         if (LHSI->hasOneUse()) {
5979           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5980             // Fold the known value into the constant operand.
5981             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5982             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5983             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5984                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5985                                                    I.getName()), I);
5986           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5987             // Fold the known value into the constant operand.
5988             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5989             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5990             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5991                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5992                                                    I.getName()), I);
5993           }
5994         }
5995
5996         if (Op1)
5997           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5998         break;
5999       }
6000       case Instruction::Malloc:
6001         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
6002         // can assume it is successful and remove the malloc.
6003         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
6004           AddToWorkList(LHSI);
6005           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6006                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
6007         }
6008         break;
6009       }
6010   }
6011
6012   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
6013   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
6014     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
6015       return NI;
6016   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
6017     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
6018                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
6019       return NI;
6020
6021   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
6022   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
6023   // now.
6024   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
6025     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
6026         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
6027       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
6028       // operand, where it can often be eliminated completely.
6029       Op0 = CI->getOperand(0);
6030
6031       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
6032       // so eliminate it as well.
6033       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
6034         Op1 = CI2->getOperand(0);
6035
6036       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
6037       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
6038         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
6039           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
6040         } else {
6041           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
6042           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
6043         }
6044       }
6045       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
6046     }
6047   }
6048   
6049   if (isa<CastInst>(Op0)) {
6050     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
6051     // This comes up when you have code like
6052     //   int X = A < B;
6053     //   if (X) ...
6054     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
6055     // with a constant or another cast from the same type.
6056     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
6057       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
6058         return R;
6059   }
6060   
6061   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
6062   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6063     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
6064       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
6065           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
6066           I.isEquality()) {
6067         switch (Op0I->getOpcode()) {
6068         default: break;
6069         case Instruction::Add:
6070         case Instruction::Sub:
6071         case Instruction::Xor:
6072           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
6073           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
6074                               Op1I->getOperand(0));
6075           break;
6076         case Instruction::Mul:
6077           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
6078             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
6079             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
6080             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
6081               const APInt &AP = CI->getValue();
6082               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
6083                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
6084                                                            AP.getBitWidth() -
6085                                                       AP.countTrailingZeros()));
6086               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
6087                                                             Mask);
6088               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
6089                                                             Mask);
6090               InsertNewInstBefore(And1, I);
6091               InsertNewInstBefore(And2, I);
6092               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6093             }
6094           }
6095           break;
6096         }
6097       }
6098     }
6099   }
6100   
6101   // ~x < ~y --> y < x
6102   { Value *A, *B;
6103     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6104         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6105       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6106   }
6107   
6108   if (I.isEquality()) {
6109     Value *A, *B, *C, *D;
6110     
6111     // -x == -y --> x == y
6112     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6113         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6114       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6115     
6116     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6117       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6118         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6119         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6120                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6121       }
6122
6123       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6124         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6125         ConstantInt *C1, *C2;
6126         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6127             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6128           Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6129           Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6130           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6131                               InsertNewInstBefore(Xor, I));
6132         }
6133         
6134         // A^B == A^D -> B == D
6135         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6136         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6137         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6138         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6139       }
6140     }
6141     
6142     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6143         (A == Op0 || B == Op0)) {
6144       // A == (A^B)  ->  B == 0
6145       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6146       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6147                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6148     }
6149
6150     // (A-B) == A  ->  B == 0
6151     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6152       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6153                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6154
6155     // A == (A-B)  ->  B == 0
6156     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6157       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6158                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6159     
6160     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6161     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6162         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6163         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6164       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6165       
6166       if (A == C) {
6167         X = B; Y = D; Z = A;
6168       } else if (A == D) {
6169         X = B; Y = C; Z = A;
6170       } else if (B == C) {
6171         X = A; Y = D; Z = B;
6172       } else if (B == D) {
6173         X = A; Y = C; Z = B;
6174       }
6175       
6176       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6177         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6178         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6179         I.setOperand(0, Op1);
6180         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6181         return &I;
6182       }
6183     }
6184   }
6185   return Changed ? &I : 0;
6186 }
6187
6188
6189 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6190 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6191 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6192                                           ConstantInt *DivRHS) {
6193   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6194   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6195   
6196   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6197   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6198   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6199   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6200   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6201   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6202   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6203   // if it finds it. 
6204   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6205   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6206     return 0;
6207   if (DivRHS->isZero())
6208     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6209   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6210     return 0; // The overflow computation also screws up here
6211   if (DivRHS->isOne())
6212     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6213               // with INT_MIN.
6214
6215   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6216   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6217   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6218   // instead of computing a divide. 
6219   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6220
6221   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6222   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6223   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6224   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6225                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6226
6227   // Get the ICmp opcode
6228   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6229
6230   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6231   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6232   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6233   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6234   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6235   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6236   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6237   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6238   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6239   
6240   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6241     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6242     LoBound = Prod;
6243     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6244     if (!HiOverflow)
6245       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6246   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6247     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6248       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6249       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6250       HiBound = DivRHS;
6251     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6252       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6253       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6254       if (!HiOverflow)
6255         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6256     } else {                       // (X / pos) op neg
6257       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6258       HiBound = AddOne(Prod);
6259       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6260       if (!LoOverflow) {
6261         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6262         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6263                                      true) ? -1 : 0;
6264        }
6265     }
6266   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6267     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6268       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6269       LoBound = AddOne(DivRHS);
6270       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6271       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6272         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6273         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6274       }
6275     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6276       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6277       HiBound = AddOne(Prod);
6278       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6279       if (!LoOverflow)
6280         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6281     } else {                       // (X / neg) op neg
6282       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6283       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6284       if (!HiOverflow)
6285         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6286     }
6287     
6288     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6289     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6290   }
6291
6292   Value *X = DivI->getOperand(0);
6293   switch (Pred) {
6294   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6295   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6296     if (LoOverflow && HiOverflow)
6297       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6298     else if (HiOverflow)
6299       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6300                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6301     else if (LoOverflow)
6302       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6303                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6304     else
6305       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6306   case ICmpInst::ICMP_NE:
6307     if (LoOverflow && HiOverflow)
6308       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6309     else if (HiOverflow)
6310       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6311                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6312     else if (LoOverflow)
6313       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6314                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6315     else
6316       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6317   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6318   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6319     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6320       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6321     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6322       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6323     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6324   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6325   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6326     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6327       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6328     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6329       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6330     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6331       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6332     else
6333       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6334   }
6335 }
6336
6337
6338 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6339 ///
6340 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6341                                                           Instruction *LHSI,
6342                                                           ConstantInt *RHS) {
6343   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6344   
6345   switch (LHSI->getOpcode()) {
6346   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6347     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6348       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6349       // fold the xor.
6350       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6351           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6352         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6353         
6354         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6355         // the operation, just stop using the Xor.
6356         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6357           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6358           AddToWorkList(LHSI);
6359           return &ICI;
6360         }
6361         
6362         // Was the old condition true if the operand is positive?
6363         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6364         
6365         // If so, the new one isn't.
6366         isTrueIfPositive ^= true;
6367         
6368         if (isTrueIfPositive)
6369           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6370         else
6371           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6372       }
6373     }
6374     break;
6375   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6376     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6377         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6378       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6379       
6380       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6381       // and/compare to be the input width without changing the value
6382       // produced, eliminating a cast.
6383       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6384         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6385         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6386         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6387         // bit would not work.
6388         if (Cast->hasOneUse() &&
6389             (ICI.isEquality() ||
6390              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6391           uint32_t BitWidth = 
6392             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6393           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6394           NewCST.zext(BitWidth);
6395           APInt NewCI = RHSV;
6396           NewCI.zext(BitWidth);
6397           Instruction *NewAnd = 
6398             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6399                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6400           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6401           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6402                               ConstantInt::get(NewCI));
6403         }
6404       }
6405       
6406       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6407       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6408       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6409       // access.
6410       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6411       if (Shift && !Shift->isShift())
6412         Shift = 0;
6413       
6414       ConstantInt *ShAmt;
6415       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6416       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6417       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6418       
6419       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6420       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6421       // rights, as they sign-extend.
6422       if (ShAmt) {
6423         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6424         if (!CanFold) {
6425           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6426           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6427           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6428           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6429           
6430           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6431           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6432                AndCST->getValue()) == 0)
6433             CanFold = true;
6434         }
6435         
6436         if (CanFold) {
6437           Constant *NewCst;
6438           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6439             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6440           else
6441             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6442           
6443           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6444           // compared.
6445           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6446             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6447             // As a special case, check to see if this means that the
6448             // result is always true or false now.
6449             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6450               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6451             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6452               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6453           } else {
6454             ICI.setOperand(1, NewCst);
6455             Constant *NewAndCST;
6456             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6457               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6458             else
6459               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6460             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6461             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6462             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6463             AddUsesToWorkList(ICI);
6464             return &ICI;
6465           }
6466         }
6467       }
6468       
6469       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6470       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6471       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6472       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6473           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6474           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6475         // Compute C << Y.
6476         Value *NS;
6477         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6478           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6479                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6480         } else {
6481           // Insert a logical shift.
6482           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6483                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6484         }
6485         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6486         
6487         // Compute X & (C << Y).
6488         Instruction *NewAnd = 
6489           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6490         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6491         
6492         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6493         return &ICI;
6494       }
6495     }
6496     break;
6497     
6498   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6499     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6500     if (!ShAmt) break;
6501     
6502     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6503     
6504     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6505     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6506     // simplified.
6507     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6508       break;
6509     
6510     if (ICI.isEquality()) {
6511       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6512       // comparison cannot succeed.
6513       Constant *Comp =
6514         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6515       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6516         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6517         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6518         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6519       }
6520       
6521       if (LHSI->hasOneUse()) {
6522         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6523         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6524         Constant *Mask =
6525           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6526         
6527         Instruction *AndI =
6528           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6529                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6530         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6531         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6532                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6533       }
6534     }
6535     
6536     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6537     bool TrueIfSigned = false;
6538     if (LHSI->hasOneUse() &&
6539         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6540       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6541       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6542                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6543       Instruction *AndI =
6544         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6545                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6546       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6547       
6548       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6549                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6550     }
6551     break;
6552   }
6553     
6554   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6555   case Instruction::AShr: {
6556     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6557     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6558     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6559
6560     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6561     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6562     // simplified.
6563     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6564     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6565       break;
6566     
6567     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6568       
6569     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6570     // comparison cannot succeed.
6571     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6572     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6573       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6574     else
6575       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6576     
6577     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6578       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6579       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6580       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6581     }
6582     
6583     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6584     // If so, we can compare against the unshifted value:
6585     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6586     if (LHSI->hasOneUse() &&
6587         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6588                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6589       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6590                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6591     }
6592       
6593     if (LHSI->hasOneUse()) {
6594       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6595       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6596       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6597       
6598       Instruction *AndI =
6599         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6600                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6601       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6602       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6603                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6604     }
6605     break;
6606   }
6607     
6608   case Instruction::SDiv:
6609   case Instruction::UDiv:
6610     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6611     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6612     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6613     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6614     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6615     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6616     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6617       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6618                                           DivRHS))
6619         return R;
6620     break;
6621
6622   case Instruction::Add:
6623     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6624
6625     if (!ICI.isEquality()) {
6626       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6627       if (!LHSC) break;
6628       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6629
6630       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6631                             .subtract(LHSV);
6632
6633       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6634         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6635           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6636                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6637         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6638           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6639                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6640         }
6641       } else {
6642         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6643           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6644                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6645         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6646           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6647                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6648         }
6649       }
6650     }
6651     break;
6652   }
6653   
6654   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6655   if (ICI.isEquality()) {
6656     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6657     
6658     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6659     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6660     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6661       switch (BO->getOpcode()) {
6662       case Instruction::SRem:
6663         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6664         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6665           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6666           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6667             Instruction *NewRem =
6668               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6669                                          BO->getName());
6670             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6671             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6672                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6673           }
6674         }
6675         break;
6676       case Instruction::Add:
6677         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6678         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6679           if (BO->hasOneUse())
6680             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6681                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6682         } else if (RHSV == 0) {
6683           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6684           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6685           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6686           
6687           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6688             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6689           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6690             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6691           else if (BO->hasOneUse()) {
6692             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6693             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6694             Neg->takeName(BO);
6695             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6696           }
6697         }
6698         break;
6699       case Instruction::Xor:
6700         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6701         // the explicit xor.
6702         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6703           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6704                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6705         
6706         // FALLTHROUGH
6707       case Instruction::Sub:
6708         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6709         if (RHSV == 0)
6710           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6711                               BO->getOperand(1));
6712         break;
6713         
6714       case Instruction::Or:
6715         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6716         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6717         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6718           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6719           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6720             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6721                                                              isICMP_NE));
6722         }
6723         break;
6724         
6725       case Instruction::And:
6726         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6727           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6728           // comparison can never succeed!
6729           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6730             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6731                                                              isICMP_NE));
6732           
6733           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6734           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6735             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6736                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6737                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6738           
6739           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6740           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6741             Value *X = BO->getOperand(0);
6742             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6743             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6744               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6745             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6746           }
6747           
6748           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6749           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6750             Value *X = BO->getOperand(0);
6751             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6752             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6753               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6754             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6755           }
6756         }
6757       default: break;
6758       }
6759     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6760       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6761       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6762         AddToWorkList(II);
6763         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6764         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6765         return &ICI;
6766       }
6767     }
6768   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6769             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6770             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6771     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6772       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6773       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6774       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6775       if (SrcTy->isInteger() && 
6776           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6777         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6778         // smaller constant values.
6779         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6780           // X u< 128 => X s> -1
6781           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6782                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6783         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6784                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6785           // X u> 127 => X s< 0
6786           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6787                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6788         }
6789       }
6790     }
6791   }
6792   return 0;
6793 }
6794
6795 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6796 /// We only handle extending casts so far.
6797 ///
6798 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6799   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6800   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6801   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6802   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6803   Value *RHSCIOp;
6804
6805   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6806   // integer type is the same size as the pointer type.
6807   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6808       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6809          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6810     Value *RHSOp = 0;
6811     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6812       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6813     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6814       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6815       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6816       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6817         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6818     }
6819
6820     if (RHSOp)
6821       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6822   }
6823   
6824   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6825   // Enforce this.
6826   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6827       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6828     return 0;
6829
6830   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6831   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6832
6833   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6834     // Not an extension from the same type?
6835     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6836     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6837       return 0;
6838     
6839     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6840     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6841     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6842       return 0;
6843
6844     // Deal with equality cases early.
6845     if (ICI.isEquality())
6846       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6847
6848     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6849     // signed comparison.
6850     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6851       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6852
6853     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6854     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6855   }
6856
6857   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6858   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6859   if (!CI)
6860     return 0;
6861
6862   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6863   // reextended to DestTy.
6864   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6865   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6866
6867   // If the re-extended constant didn't change...
6868   if (Res2 == CI) {
6869     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6870     // For example, we might have:
6871     //    %A = sext short %X to uint
6872     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6873     // It is incorrect to transform this into 
6874     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6875     // because %A may have negative value. 
6876     //
6877     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6878     // signless.
6879     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6880       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6881     return 0;
6882   }
6883
6884   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6885   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6886
6887   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6888   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6889   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6890     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6891   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6892     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6893
6894   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6895   // should have been folded away previously and not enter in here.
6896   Value *Result;
6897   if (isSignedCmp) {
6898     // We're performing a signed comparison.
6899     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6900       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6901     else
6902       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6903   } else {
6904     // We're performing an unsigned comparison.
6905     if (isSignedExt) {
6906       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6907       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6908       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6909       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6910                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6911     } else {
6912       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6913       Result = ConstantInt::getTrue();
6914     }
6915   }
6916
6917   // Finally, return the value computed.
6918   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6919       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6920     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6921
6922   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6923           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6924          "ICmp should be folded!");
6925   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6926     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6927   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6928 }
6929
6930 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6931   return commonShiftTransforms(I);
6932 }
6933
6934 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6935   return commonShiftTransforms(I);
6936 }
6937
6938 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6939   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6940     return R;
6941   
6942   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6943   
6944   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6945   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6946     if (CSI->isAllOnesValue())
6947       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6948   
6949   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6950   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6951       MaskedValueIsZero(Op0,
6952                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6953     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6954   
6955   return 0;
6956 }
6957
6958 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6959   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6960   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6961
6962   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6963   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6964   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6965       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6966     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6967   
6968   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6969     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6970       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6971     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6972       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6973   }
6974   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6975     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6976       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6977     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6978       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6979   }
6980
6981   // Try to fold constant and into select arguments.
6982   if (isa<Constant>(Op0))
6983     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6984       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6985         return R;
6986
6987   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6988     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6989       return Res;
6990   return 0;
6991 }
6992
6993 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6994                                                BinaryOperator &I) {
6995   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6996
6997   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6998   // purpose is to compute bits we don't care about.
6999   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7000   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
7001   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
7002                            KnownZero, KnownOne))
7003     return &I;
7004   
7005   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
7006   // of a signed value.
7007   //
7008   if (Op1->uge(TypeBits)) {
7009     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
7010       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
7011     else {
7012       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
7013       return &I;
7014     }
7015   }
7016   
7017   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
7018   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
7019     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
7020       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
7021         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
7022                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
7023   
7024   // Try to fold constant and into select arguments.
7025   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
7026     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
7027       return R;
7028   if (isa<PHINode>(Op0))
7029     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
7030       return NV;
7031   
7032   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
7033   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
7034     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
7035     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
7036     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
7037     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
7038     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
7039     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
7040     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
7041         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
7042       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
7043       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
7044       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
7045                                                 I.getName());
7046       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
7047
7048       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
7049       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
7050       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
7051       // other xforms later if dead.
7052       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7053       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
7054       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
7055       
7056       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
7057       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
7058       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
7059       // mask as appropriate.
7060       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
7061         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
7062       else {
7063         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
7064         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
7065       }
7066
7067       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
7068                                                    TI->getName());
7069       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
7070
7071       // Return the value truncated to the interesting size.
7072       return new TruncInst(And, I.getType());
7073     }
7074   }
7075   
7076   if (Op0->hasOneUse()) {
7077     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
7078       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7079       Value *V1, *V2;
7080       ConstantInt *CC;
7081       switch (Op0BO->getOpcode()) {
7082         default: break;
7083         case Instruction::Add:
7084         case Instruction::And:
7085         case Instruction::Or:
7086         case Instruction::Xor: {
7087           // These operators commute.
7088           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7089           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
7090               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7091             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7092                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7093                                             Op0BO->getName());
7094             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7095             Instruction *X = 
7096               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7097                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7098             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7099             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7100             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7101                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7102           }
7103           
7104           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7105           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7106           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7107               match(Op0BOOp1, 
7108                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7109                           m_ConstantInt(CC))) &&
7110               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7111             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7112                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7113                                                      Op0BO->getName());
7114             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7115             Instruction *XM =
7116               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7117                                         V1->getName()+".mask");
7118             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7119             
7120             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7121           }
7122         }
7123           
7124         // FALL THROUGH.
7125         case Instruction::Sub: {
7126           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7127           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7128               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7129             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7130                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7131                                                      Op0BO->getName());
7132             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7133             Instruction *X =
7134               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7135                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7136             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7137             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7138             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7139                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7140           }
7141           
7142           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7143           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7144               match(Op0BO->getOperand(0),
7145                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7146                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7147               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7148                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7149             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7150                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7151                                                      Op0BO->getName());
7152             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7153             Instruction *XM =
7154               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7155                                         V1->getName()+".mask");
7156             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7157             
7158             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7159           }
7160           
7161           break;
7162         }
7163       }
7164       
7165       
7166       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7167       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7168       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7169         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7170         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7171         
7172         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7173           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7174           case Instruction::Add:
7175             isValid = isLeftShift;
7176             break;
7177           case Instruction::Or:
7178           case Instruction::Xor:
7179             highBitSet = false;
7180             break;
7181           case Instruction::And:
7182             highBitSet = true;
7183             break;
7184         }
7185         
7186         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7187         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7188         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7189         // the constant which would cause it to be modified for this
7190         // operation.
7191         //
7192         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7193           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7194         
7195         if (isValid) {
7196           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7197           
7198           Instruction *NewShift =
7199             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7200           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7201           NewShift->takeName(Op0BO);
7202           
7203           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7204                                         NewRHS);
7205         }
7206       }
7207     }
7208   }
7209   
7210   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7211   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7212   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7213     ShiftOp = 0;
7214   
7215   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7216     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7217     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7218     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7219     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7220     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7221     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7222     
7223     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7224     if (AmtSum > TypeBits)
7225       AmtSum = TypeBits;
7226     
7227     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7228     
7229     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7230     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7231       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7232                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7233     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7234                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7235       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7236       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7237     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7238                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7239       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7240       Instruction *Shift =
7241         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7242       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7243
7244       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7245       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7246     }
7247     
7248     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7249     // right.  See if the amounts are equal.
7250     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7251       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7252       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7253         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7254         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7255       }
7256       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7257       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7258         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7259         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7260       }
7261       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7262       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7263       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7264       // generators.
7265       const Type *SExtType = 0;
7266       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7267       case 1  :
7268       case 8  :
7269       case 16 :
7270       case 32 :
7271       case 64 :
7272       case 128:
7273         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7274         break;
7275       default: break;
7276       }
7277       if (SExtType) {
7278         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7279         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7280         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7281       }
7282       // Otherwise, we can't handle it yet.
7283     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7284       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7285       
7286       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7287       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7288         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7289                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7290         Instruction *Shift =
7291           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7292         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7293         
7294         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7295         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7296       }
7297       
7298       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7299       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7300         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7301         Instruction *Shift =
7302           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7303         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7304         
7305         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7306         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7307       }
7308       
7309       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7310     } else {
7311       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7312       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7313
7314       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7315       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7316         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7317                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7318         Instruction *Shift =
7319           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7320                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7321         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7322         
7323         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7324         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7325       }
7326       
7327       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7328       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7329         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7330         Instruction *Shift =
7331           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7332         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7333         
7334         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7335         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7336       }
7337       
7338       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7339     }
7340   }
7341   return 0;
7342 }
7343
7344
7345 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7346 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7347 /// X*Scale+Offset.
7348 ///
7349 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7350                                         int &Offset) {
7351   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7352   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7353     Offset = CI->getZExtValue();
7354     Scale  = 0;
7355     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7356   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7357     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7358       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7359         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7360         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7361         Offset = 0;
7362         return I->getOperand(0);
7363       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7364         // This value is scaled by 'RHS'.
7365         Scale = RHS->getZExtValue();
7366         Offset = 0;
7367         return I->getOperand(0);
7368       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7369         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7370         // where C1 is divisible by C2.
7371         unsigned SubScale;
7372         Value *SubVal = 
7373           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7374         Offset += RHS->getZExtValue();
7375         Scale = SubScale;
7376         return SubVal;
7377       }
7378     }
7379   }
7380
7381   // Otherwise, we can't look past this.
7382   Scale = 1;
7383   Offset = 0;
7384   return Val;
7385 }
7386
7387
7388 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7389 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7390 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7391                                                    AllocationInst &AI) {
7392   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7393   
7394   // Remove any uses of AI that are dead.
7395   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7396   
7397   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7398     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7399     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7400       while (UI != E && *UI == User)
7401         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7402       
7403       ++NumDeadInst;
7404       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7405       EraseInstFromFunction(*User);
7406     }
7407   }
7408   
7409   // Get the type really allocated and the type casted to.
7410   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7411   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7412   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7413
7414   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7415   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7416   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7417
7418   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7419   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7420   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7421   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7422
7423   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7424   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7425   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7426
7427   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7428   // size argument.
7429   unsigned ArraySizeScale;
7430   int ArrayOffset;
7431   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7432     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7433  
7434   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7435   // do the xform.
7436   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7437       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7438
7439   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7440   Value *Amt = 0;
7441   if (Scale == 1) {
7442     Amt = NumElements;
7443   } else {
7444     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7445     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7446     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7447       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7448     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7449     else if (Scale != 1) {
7450       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7451       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7452     }
7453   }
7454   
7455   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7456     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7457     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7458     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7459   }
7460   
7461   AllocationInst *New;
7462   if (isa<MallocInst>(AI))
7463     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7464   else
7465     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7466   InsertNewInstBefore(New, AI);
7467   New->takeName(&AI);
7468   
7469   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7470   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7471   // die soon.
7472   if (!AI.hasOneUse()) {
7473     AddUsesToWorkList(AI);
7474     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7475     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7476     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7477     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7478     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7479   }
7480   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7481 }
7482
7483 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7484 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7485 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7486 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7487 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7488 ///
7489 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7490 /// extension operation if Ty is larger.
7491 ///
7492 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7493 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7494 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7495 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7496 /// efficiently truncated.
7497 ///
7498 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7499 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7500 /// the final result.
7501 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7502                                               unsigned CastOpc,
7503                                               int &NumCastsRemoved) {
7504   // We can always evaluate constants in another type.
7505   if (isa<ConstantInt>(V))
7506     return true;
7507   
7508   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7509   if (!I) return false;
7510   
7511   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7512   
7513   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7514   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7515     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7516     // it, and this will remove a cast overall.
7517     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7518       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7519       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7520       // casts first.
7521       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7522         ++NumCastsRemoved;
7523       return true;
7524     }
7525   }
7526
7527   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7528   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7529   if (!I->hasOneUse()) return false;
7530
7531   switch (I->getOpcode()) {
7532   case Instruction::Add:
7533   case Instruction::Sub:
7534   case Instruction::Mul:
7535   case Instruction::And:
7536   case Instruction::Or:
7537   case Instruction::Xor:
7538     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7539     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7540                                       NumCastsRemoved) &&
7541            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7542                                       NumCastsRemoved);
7543
7544   case Instruction::Shl:
7545     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7546     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7547     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7548       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7549       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7550           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7551         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7552                                           NumCastsRemoved);
7553     }
7554     break;
7555   case Instruction::LShr:
7556     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7557     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7558     // already zeros.
7559     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7560       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7561       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7562       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7563           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7564             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7565           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7566         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7567                                           NumCastsRemoved);
7568       }
7569     }
7570     break;
7571   case Instruction::ZExt:
7572   case Instruction::SExt:
7573   case Instruction::Trunc:
7574     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7575     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7576     // of casts in the input.
7577     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7578       return true;
7579     break;
7580   case Instruction::Select: {
7581     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7582     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7583                                       NumCastsRemoved) &&
7584            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7585                                       NumCastsRemoved);
7586   }
7587   case Instruction::PHI: {
7588     // We can change a phi if we can change all operands.
7589     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7590     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7591       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7592                                       NumCastsRemoved))
7593         return false;
7594     return true;
7595   }
7596   default:
7597     // TODO: Can handle more cases here.
7598     break;
7599   }
7600   
7601   return false;
7602 }
7603
7604 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7605 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7606 /// evaluate the expression.
7607 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7608                                              bool isSigned) {
7609   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7610     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7611
7612   // Otherwise, it must be an instruction.
7613   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7614   Instruction *Res = 0;
7615   switch (I->getOpcode()) {
7616   case Instruction::Add:
7617   case Instruction::Sub:
7618   case Instruction::Mul:
7619   case Instruction::And:
7620   case Instruction::Or:
7621   case Instruction::Xor:
7622   case Instruction::AShr:
7623   case Instruction::LShr:
7624   case Instruction::Shl: {
7625     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7626     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7627     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7628                                  LHS, RHS);
7629     break;
7630   }    
7631   case Instruction::Trunc:
7632   case Instruction::ZExt:
7633   case Instruction::SExt:
7634     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7635     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7636     // new.
7637     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7638       return I->getOperand(0);
7639     
7640     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7641     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7642                            Ty);
7643     break;
7644   case Instruction::Select: {
7645     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7646     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7647     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7648     break;
7649   }
7650   case Instruction::PHI: {
7651     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7652     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7653     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7654       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7655       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7656     }
7657     Res = NPN;
7658     break;
7659   }
7660   default: 
7661     // TODO: Can handle more cases here.
7662     assert(0 && "Unreachable!");
7663     break;
7664   }
7665   
7666   Res->takeName(I);
7667   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7668 }
7669
7670 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7671 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7672   Value *Src = CI.getOperand(0);
7673
7674   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7675   // eliminate it now.
7676   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7677     if (Instruction::CastOps opc = 
7678         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7679       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7680       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7681       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7682     }
7683   }
7684
7685   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7686   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7687     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7688       return NV;
7689
7690   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7691   if (isa<PHINode>(Src))
7692     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7693       return NV;
7694   
7695   return 0;
7696 }
7697
7698 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7699 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7700   Value *Src = CI.getOperand(0);
7701   
7702   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7703     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7704     // this into a cast of the original pointer!
7705     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7706       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7707       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7708       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7709       AddToWorkList(GEP);
7710       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7711       return &CI;
7712     }
7713     
7714     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7715     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7716     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7717     // non-type-safe code.
7718     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7719       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7720         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7721         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7722         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7723         
7724         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7725         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7726         const Type *GEPIdxTy =
7727           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7728         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7729           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7730           
7731           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7732           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7733           // is something like [0 x {int, int}]
7734           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7735           int64_t FirstIdx = 0;
7736           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7737             FirstIdx = Offset/TySize;
7738             Offset %= TySize;
7739           
7740             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7741             if (Offset < 0) {
7742               --FirstIdx;
7743               Offset += TySize;
7744               assert(Offset >= 0);
7745             }
7746             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7747           }
7748           
7749           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7750
7751           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7752           while (Offset) {
7753             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7754               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7755               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7756                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7757                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7758               
7759                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7760                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7761               } else {
7762                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7763                 Offset = 0;
7764                 OrigBase = 0;
7765               }
7766             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7767               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7768               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7769                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7770                 Offset %= EltSize;
7771               } else {
7772                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7773               }
7774               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7775             } else {
7776               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7777               Offset = 0;
7778               OrigBase = 0;
7779             }
7780           }
7781           if (OrigBase) {
7782             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7783             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7784             // two.
7785             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7786                                                           NewIndices.begin(),
7787                                                           NewIndices.end(), "");
7788             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7789             NGEP->takeName(GEP);
7790             
7791             if (isa<BitCastInst>(CI))
7792               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7793             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7794             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7795           }
7796         }
7797       }      
7798     }
7799   }
7800     
7801   return commonCastTransforms(CI);
7802 }
7803
7804
7805
7806 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7807 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7808 /// cases.
7809 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7810 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7811   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7812     return Result;
7813
7814   Value *Src = CI.getOperand(0);
7815   const Type *SrcTy = Src->getType();
7816   const Type *DestTy = CI.getType();
7817   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7818   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7819
7820   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7821   // purpose is to compute bits we don't care about.
7822   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7823   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7824                            KnownZero, KnownOne))
7825     return &CI;
7826
7827   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7828   // can't do anything more. 
7829   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7830   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7831     return 0;
7832
7833   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7834   int NumCastsRemoved = 0;
7835   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7836       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7837                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7838     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7839     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7840     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7841     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7842     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7843     // require that two casts have been eliminated.
7844     bool DoXForm;
7845     switch (CI.getOpcode()) {
7846     default:
7847       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7848       // get here because of the check above.
7849       assert(0 && "Unknown cast type");
7850     case Instruction::Trunc:
7851       DoXForm = true;
7852       break;
7853     case Instruction::ZExt:
7854       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7855       break;
7856     case Instruction::SExt:
7857       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7858       break;
7859     }
7860     
7861     if (DoXForm) {
7862       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7863                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7864       assert(Res->getType() == DestTy);
7865       switch (CI.getOpcode()) {
7866       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7867       case Instruction::Trunc:
7868       case Instruction::BitCast:
7869         // Just replace this cast with the result.
7870         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7871       case Instruction::ZExt: {
7872         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7873         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7874         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7875                                                             SrcBitSize));
7876         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7877       }
7878       case Instruction::SExt:
7879         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7880         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7881             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7882                              CI), DestTy);
7883       }
7884     }
7885   }
7886   
7887   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7888   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7889
7890   switch (SrcI->getOpcode()) {
7891   case Instruction::Add:
7892   case Instruction::Mul:
7893   case Instruction::And:
7894   case Instruction::Or:
7895   case Instruction::Xor:
7896     // If we are discarding information, rewrite.
7897     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7898       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7899       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7900       // only be converting signedness, which is a noop.
7901       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7902           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7903           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7904         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7905         Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
7906         Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
7907         return BinaryOperator::Create(
7908             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7909       }
7910     }
7911
7912     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7913     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7914         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7915         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7916         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7917       Value *New = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, CI);
7918       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7919     }
7920     break;
7921   case Instruction::SDiv:
7922   case Instruction::UDiv:
7923   case Instruction::SRem:
7924   case Instruction::URem:
7925     // If we are just changing the sign, rewrite.
7926     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7927       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7928       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7929       // only be converting signedness, which is a noop.
7930       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7931           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7932         Value *Op0c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7933                                        Op0, DestTy, *SrcI);
7934         Value *Op1c = InsertCastBefore(Instruction::BitCast, 
7935                                        Op1, DestTy, *SrcI);
7936         return BinaryOperator::Create(
7937           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7938       }
7939     }
7940     break;
7941
7942   case Instruction::Shl:
7943     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7944     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7945     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7946     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7947     // in the value.
7948     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7949         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7950       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7951           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7952       Value *Op0c = InsertCastBefore(opcode, Op0, DestTy, *SrcI);
7953       Value *Op1c = InsertCastBefore(opcode, Op1, DestTy, *SrcI);
7954       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7955     }
7956     break;
7957   case Instruction::AShr:
7958     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7959     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7960     // simplifications.
7961     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7962         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7963       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7964       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7965         // Insert the new logical shift right.
7966         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7967       }
7968     }
7969     break;
7970   }
7971   return 0;
7972 }
7973
7974 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7975   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7976     return Result;
7977   
7978   Value *Src = CI.getOperand(0);
7979   const Type *Ty = CI.getType();
7980   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7981   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7982   
7983   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7984     switch (SrcI->getOpcode()) {
7985     default: break;
7986     case Instruction::LShr:
7987       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7988       // are already zeros.
7989       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7990         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7991         
7992         // Get a mask for the bits shifting in.
7993         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7994         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7995         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7996           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7997             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7998
7999           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
8000           // shift.
8001           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
8002           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
8003                                        Ty, CI);
8004           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
8005         }
8006       } else {     // This is a variable shr.
8007         
8008         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
8009         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
8010         // loop-invariant and CSE'd.
8011         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
8012           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
8013
8014           Value *V = InsertNewInstBefore(
8015               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
8016                                      "tmp"), CI);
8017           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
8018                                                             SrcI->getOperand(0),
8019                                                             "tmp"), CI);
8020           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
8021           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
8022         }
8023       }
8024       break;
8025     }
8026   }
8027   
8028   return 0;
8029 }
8030
8031 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
8032 /// in order to eliminate the icmp.
8033 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
8034                                              bool DoXform) {
8035   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8036   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8037   // cast to integer to avoid the comparison.
8038   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
8039     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
8040       
8041     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
8042     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
8043     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8044         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
8045       if (!DoXform) return ICI;
8046
8047       Value *In = ICI->getOperand(0);
8048       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8049                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8050       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
8051                                                         In->getName()+".lobit"),
8052                                CI);
8053       if (In->getType() != CI.getType())
8054         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
8055                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
8056
8057       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
8058         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8059         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
8060                                                          In->getName()+".not"),
8061                                  CI);
8062       }
8063
8064       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8065     }
8066       
8067       
8068       
8069     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8070     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8071     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8072     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8073     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
8074     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
8075     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
8076     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
8077     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
8078         // This only works for EQ and NE
8079         ICI->isEquality()) {
8080       // If Op1C some other power of two, convert:
8081       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
8082       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
8083       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
8084       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
8085         
8086       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
8087       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
8088         if (!DoXform) return ICI;
8089
8090         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8091         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
8092           // (X&4) == 2 --> false
8093           // (X&4) != 2 --> true
8094           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8095           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8096           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8097         }
8098           
8099         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8100         Value *In = ICI->getOperand(0);
8101         if (ShiftAmt) {
8102           // Perform a logical shr by shiftamt.
8103           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8104           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8105                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8106                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8107         }
8108           
8109         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8110           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8111           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8112           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8113         }
8114           
8115         if (CI.getType() == In->getType())
8116           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8117         else
8118           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8119       }
8120     }
8121   }
8122
8123   return 0;
8124 }
8125
8126 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8127   // If one of the common conversion will work ..
8128   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8129     return Result;
8130
8131   Value *Src = CI.getOperand(0);
8132
8133   // If this is a cast of a cast
8134   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8135     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8136     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8137     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8138     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8139       // Get the sizes of the types involved
8140       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8141       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8142       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8143       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8144       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8145       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8146         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8147         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8148         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8149         Instruction *And = 
8150           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8151         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8152         if (And->getType() != CI.getType()) {
8153           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8154           InsertNewInstBefore(And, CI);
8155           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8156         }
8157         return And;
8158       }
8159     }
8160   }
8161
8162   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8163     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8164
8165   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8166   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8167     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8168     // of the (zext icmp) will be transformed.
8169     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8170     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8171     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8172         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8173          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8174       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8175       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8176       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8177     }
8178   }
8179
8180   return 0;
8181 }
8182
8183 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8184   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8185     return I;
8186   
8187   Value *Src = CI.getOperand(0);
8188   
8189   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8190   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8191     return SelectInst::Create(Src,
8192                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8193                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8194
8195   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8196   // eliminate the trunc/sext pair.
8197   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8198     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8199     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8200     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8201     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8202     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8203
8204     if (OpBits == DestBits) {
8205       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8206       // bits, it is already ready.
8207       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8208         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8209     } else if (OpBits < DestBits) {
8210       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8211       // bits, just sext from i32.
8212       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8213         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8214     } else {
8215       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8216       // bits, just truncate to i32.
8217       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8218         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8219     }
8220   }
8221
8222   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8223   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8224   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8225   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8226   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8227   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8228   //   %a = trunc i32 %i to i8
8229   //   %b = shl i8 %a, 6
8230   //   %c = ashr i8 %b, 6
8231   //   %d = sext i8 %c to i32
8232   // into:
8233   //   %a = shl i32 %i, 30
8234   //   %d = ashr i32 %a, 30
8235   Value *A = 0;
8236   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8237   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8238                         m_ConstantInt(CA))) &&
8239       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8240     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8241     if (I->getType() == CI.getType()) {
8242       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8243       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8244       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8245       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8246       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8247                                                         CI.getName()), CI);
8248       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8249     }
8250   }
8251   
8252   return 0;
8253 }
8254
8255 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8256 /// in the specified FP type without changing its value.
8257 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8258   bool losesInfo;
8259   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8260   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8261   if (!losesInfo)
8262     return ConstantFP::get(F);
8263   return 0;
8264 }
8265
8266 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8267 /// through it until we get the source value.
8268 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8269   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8270     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8271       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8272   
8273   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8274   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8275   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8276   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8277     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8278       return V;  // No constant folding of this.
8279     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8280     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8281       return V;
8282     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8283       return V;  // Won't shrink.
8284     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8285       return V;
8286     // Don't try to shrink to various long double types.
8287   }
8288   
8289   return V;
8290 }
8291
8292 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8293   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8294     return I;
8295   
8296   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8297   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8298   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8299   // many builtins (sqrt, etc).
8300   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8301   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8302     switch (OpI->getOpcode()) {
8303     default: break;
8304     case Instruction::Add:
8305     case Instruction::Sub:
8306     case Instruction::Mul:
8307     case Instruction::FDiv:
8308     case Instruction::FRem:
8309       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8310       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8311       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8312       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8313           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8314         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8315         // If the source types were both smaller than the destination type of
8316         // the cast, do this xform.
8317         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8318             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8319           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8320                                       CI.getType(), CI);
8321           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8322                                       CI.getType(), CI);
8323           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8324         }
8325       }
8326       break;  
8327     }
8328   }
8329   return 0;
8330 }
8331
8332 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8333   return commonCastTransforms(CI);
8334 }
8335
8336 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8337   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8338   if (OpI == 0)
8339     return commonCastTransforms(FI);
8340
8341   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8342   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8343   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8344   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8345   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8346   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8347   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8348       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8349       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8350                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8351     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8352
8353   return commonCastTransforms(FI);
8354 }
8355
8356 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8357   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8358   if (OpI == 0)
8359     return commonCastTransforms(FI);
8360   
8361   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8362   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8363   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8364   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8365   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8366   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8367   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8368       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8369       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8370                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8371     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8372   
8373   return commonCastTransforms(FI);
8374 }
8375
8376 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8377   return commonCastTransforms(CI);
8378 }
8379
8380 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8381   return commonCastTransforms(CI);
8382 }
8383
8384 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8385   return commonPointerCastTransforms(CI);
8386 }
8387
8388 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8389   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8390     return I;
8391   
8392   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8393   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8394
8395   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8396   ConstantInt *Cst;
8397   Value *X;
8398   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8399                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8400     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8401     // is a single-index GEP.
8402     if (X->getType() == CI.getType()) {
8403       // Get the size of the pointee type.
8404       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8405
8406       // Convert the constant to intptr type.
8407       APInt Offset = Cst->getValue();
8408       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8409
8410       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8411       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8412         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8413         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8414       }
8415     }
8416     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8417     // struct etc.
8418   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8419              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8420     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8421     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8422     
8423     // Get the size of the pointee type.
8424     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8425     
8426     // Convert the constant to intptr type.
8427     APInt Offset = Cst->getValue();
8428     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8429     
8430     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8431     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8432       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8433       
8434       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8435                                                             "tmp"), CI);
8436       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8437     }
8438   }
8439   return 0;
8440 }
8441
8442 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8443   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8444   // otherwise just apply the common ones.
8445   Value *Src = CI.getOperand(0);
8446   const Type *SrcTy = Src->getType();
8447   const Type *DestTy = CI.getType();
8448
8449   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8450     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8451       return Result;
8452   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8453     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8454       return I;
8455   } else {
8456     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8457       return Result;
8458   }
8459
8460
8461   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8462   // be replaced by the operand.
8463   if (DestTy == Src->getType())
8464     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8465
8466   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8467     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8468     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8469     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8470     
8471     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8472     // required for changing types.
8473     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8474       return 0;
8475     
8476     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8477     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8478     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8479       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8480         return V;
8481     
8482     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8483     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8484     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8485     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8486     unsigned NumZeros = 0;
8487     while (SrcElTy != DstElTy && 
8488            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8489            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8490       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8491       ++NumZeros;
8492     }
8493
8494     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8495     if (SrcElTy == DstElTy) {
8496       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8497       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8498                                        ((Instruction*) NULL));
8499     }
8500   }
8501
8502   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8503     if (SVI->hasOneUse()) {
8504       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8505       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8506       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8507           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8508                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8509           SVI->getType()->getNumElements() ==
8510             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8511         CastInst *Tmp;
8512         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8513         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8514         // us to eliminate at least one cast.
8515         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8516              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8517             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8518              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8519           Value *LHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8520                                         SVI->getOperand(0), DestTy, CI);
8521           Value *RHS = InsertCastBefore(Instruction::BitCast,
8522                                         SVI->getOperand(1), DestTy, CI);
8523           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8524           // know the vector types match #elts.
8525           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8526         }
8527       }
8528     }
8529   }
8530   return 0;
8531 }
8532
8533 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8534 ///   %C = or %A, %B
8535 ///   %D = select %cond, %C, %A
8536 /// into:
8537 ///   %C = select %cond, %B, 0
8538 ///   %D = or %A, %C
8539 ///
8540 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8541 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8542 /// equal the other incoming value of the select.
8543 ///
8544 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8545   switch (I->getOpcode()) {
8546   case Instruction::Add:
8547   case Instruction::Mul:
8548   case Instruction::And:
8549   case Instruction::Or:
8550   case Instruction::Xor:
8551     return 3;              // Can fold through either operand.
8552   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8553   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8554   case Instruction::LShr:
8555   case Instruction::AShr:
8556     return 1;
8557   default:
8558     return 0;              // Cannot fold
8559   }
8560 }
8561
8562 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8563 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8564 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8565   switch (I->getOpcode()) {
8566   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8567   case Instruction::Add:
8568   case Instruction::Sub:
8569   case Instruction::Or:
8570   case Instruction::Xor:
8571   case Instruction::Shl:
8572   case Instruction::LShr:
8573   case Instruction::AShr:
8574     return Constant::getNullValue(I->getType());
8575   case Instruction::And:
8576     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8577   case Instruction::Mul:
8578     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8579   }
8580 }
8581
8582 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8583 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8584 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8585                                           Instruction *FI) {
8586   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8587     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8588     // merge.
8589     if (TI->isCast()) {
8590       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8591         return 0;
8592     } else {
8593       return 0;  // unknown unary op.
8594     }
8595
8596     // Fold this by inserting a select from the input values.
8597     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8598                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8599     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8600     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8601                             TI->getType());
8602   }
8603
8604   // Only handle binary operators here.
8605   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8606     return 0;
8607
8608   // Figure out if the operations have any operands in common.
8609   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8610   bool MatchIsOpZero;
8611   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8612     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8613     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8614     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8615     MatchIsOpZero = true;
8616   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8617     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8618     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8619     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8620     MatchIsOpZero = false;
8621   } else if (!TI->isCommutative()) {
8622     return 0;
8623   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8624     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8625     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8626     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8627     MatchIsOpZero = true;
8628   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8629     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8630     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8631     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8632     MatchIsOpZero = true;
8633   } else {
8634     return 0;
8635   }
8636
8637   // If we reach here, they do have operations in common.
8638   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8639                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8640   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8641
8642   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8643     if (MatchIsOpZero)
8644       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8645     else
8646       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8647   }
8648   assert(0 && "Shouldn't get here");
8649   return 0;
8650 }
8651
8652 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8653 /// ICmpInst as its first operand.
8654 ///
8655 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8656                                                    ICmpInst *ICI) {
8657   bool Changed = false;
8658   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8659   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8660   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8661   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8662   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8663
8664   // Check cases where the comparison is with a constant that
8665   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8666   // place here, so make sure the select is the only user.
8667   if (ICI->hasOneUse())
8668     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8669       switch (Pred) {
8670       default: break;
8671       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8672       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8673         // X < MIN ? T : F  -->  F
8674         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8675           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8676         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8677         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8678         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8679             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8680           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8681           CmpRHS = AdjustedRHS;
8682           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8683           ICI->setPredicate(Pred);
8684           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8685           SI.setOperand(1, TrueVal);
8686           SI.setOperand(2, FalseVal);
8687           Changed = true;
8688         }
8689         break;
8690       }
8691       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8692       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8693         // X > MAX ? T : F  -->  F
8694         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8695           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8696         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8697         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8698         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8699             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8700           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8701           CmpRHS = AdjustedRHS;
8702           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8703           ICI->setPredicate(Pred);
8704           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8705           SI.setOperand(1, TrueVal);
8706           SI.setOperand(2, FalseVal);
8707           Changed = true;
8708         }
8709         break;
8710       }
8711       }
8712
8713       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8714       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8715       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8716       if (match(TrueVal, m_ConstantInt<-1>()) &&
8717           match(FalseVal, m_ConstantInt<0>()))
8718         Pred = ICI->getPredicate();
8719       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt<0>()) &&
8720                match(FalseVal, m_ConstantInt<-1>()))
8721         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
8722       
8723       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8724         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8725         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8726         // cast to integer to avoid the comparison.
8727         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8728     
8729         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8730         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8731         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8732             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
8733           Value *In = ICI->getOperand(0);
8734           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8735                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8736           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8737                                                           In->getName()+".lobit"),
8738                                    *ICI);
8739           if (In->getType() != SI.getType())
8740             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8741                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8742     
8743           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8744             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8745                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8746     
8747           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8748         }
8749       }
8750     }
8751
8752   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8753     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8754     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8755       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8756     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8757     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8758       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8759     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8760
8761   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8762     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8763     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8764       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8765     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8766     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8767       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8768     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8769   }
8770
8771   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8772
8773   return Changed ? &SI : 0;
8774 }
8775
8776 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8777   Value *CondVal = SI.getCondition();
8778   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8779   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8780
8781   // select true, X, Y  -> X
8782   // select false, X, Y -> Y
8783   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8784     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8785
8786   // select C, X, X -> X
8787   if (TrueVal == FalseVal)
8788     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8789
8790   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8791     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8792   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8793     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8794   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8795     if (isa<Constant>(TrueVal))
8796       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8797     else
8798       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8799   }
8800
8801   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8802     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8803       if (C->getZExtValue()) {
8804         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8805         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8806       } else {
8807         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8808         Value *NotCond =
8809           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8810                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8811         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8812       }
8813     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8814       if (C->getZExtValue() == false) {
8815         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8816         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8817       } else {
8818         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8819         Value *NotCond =
8820           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8821                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8822         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8823       }
8824     }
8825     
8826     // select a, b, a  -> a&b
8827     // select a, a, b  -> a|b
8828     if (CondVal == TrueVal)
8829       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8830     else if (CondVal == FalseVal)
8831       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8832   }
8833
8834   // Selecting between two integer constants?
8835   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8836     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8837       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8838       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8839         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8840       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8841         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8842         Value *NotCond =
8843           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8844                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8845         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8846       }
8847
8848       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8849
8850         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8851         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8852           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8853             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8854               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8855               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8856               Value *X = IC->getOperand(0);
8857               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8858               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8859               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8860                                                         ShAmt, "ones");
8861               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8862
8863               // Then cast to the appropriate width.
8864               return CastInst::CreateIntegerCast(SRA, SI.getType(), true);
8865             }
8866           }
8867
8868
8869         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8870         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8871         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8872         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8873         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8874           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8875               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8876             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8877               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8878                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8879                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8880                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8881                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8882                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8883                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8884                 // true or false val is the zero.
8885                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8886                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8887                 Value *V = ICA;
8888                 if (ShouldNotVal)
8889                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8890                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8891                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8892               }
8893       }
8894     }
8895
8896   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8897   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8898     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8899       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8900       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8901         // This is not safe in general for floating point:  
8902         // consider X== -0, Y== +0.
8903         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8904         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8905         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8906               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8907             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8908              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8909         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8910       }
8911       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8912       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8913         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8914       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8915
8916     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8917       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8918       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8919         // This is not safe in general for floating point:  
8920         // consider X== -0, Y== +0.
8921         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8922         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8923         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8924               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8925             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8926              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8927           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8928       }
8929       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8930       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8931         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8932       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8933     }
8934     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8935   }
8936
8937   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8938   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8939     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8940       return Result;
8941
8942   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8943     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8944       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8945         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8946
8947         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8948         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8949           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8950             return IV;
8951
8952         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8953         // even legal for FP.
8954         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8955             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8956           AddOp = FI; SubOp = TI;
8957         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8958                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8959           AddOp = TI; SubOp = FI;
8960         }
8961
8962         if (AddOp) {
8963           Value *OtherAddOp = 0;
8964           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8965             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8966           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8967             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8968           }
8969
8970           if (OtherAddOp) {
8971             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8972             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8973             Value *NegVal;  // Compute -Z
8974             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8975               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8976             } else {
8977               NegVal = InsertNewInstBefore(
8978                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8979             }
8980
8981             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8982             Value *NewFalseOp = NegVal;
8983             if (AddOp != TI)
8984               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8985             Instruction *NewSel =
8986               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8987                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8988
8989             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8990             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8991           }
8992         }
8993       }
8994
8995   // See if we can fold the select into one of our operands.
8996   if (SI.getType()->isInteger()) {
8997     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8998     // transformation we are doing here.
8999     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
9000       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
9001           !isa<Constant>(FalseVal))
9002         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
9003           unsigned OpToFold = 0;
9004           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
9005             OpToFold = 1;
9006           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
9007             OpToFold = 2;
9008           }
9009
9010           if (OpToFold) {
9011             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
9012             Instruction *NewSel =
9013               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
9014                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
9015             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9016             NewSel->takeName(TVI);
9017             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
9018               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
9019             else {
9020               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9021             }
9022           }
9023         }
9024
9025     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
9026       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
9027           !isa<Constant>(TrueVal))
9028         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
9029           unsigned OpToFold = 0;
9030           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
9031             OpToFold = 1;
9032           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
9033             OpToFold = 2;
9034           }
9035
9036           if (OpToFold) {
9037             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
9038             Instruction *NewSel =
9039               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
9040                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
9041             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
9042             NewSel->takeName(FVI);
9043             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
9044               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
9045             else
9046               assert(0 && "Unknown instruction!!");
9047           }
9048         }
9049   }
9050
9051   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
9052     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
9053     SI.setOperand(1, FalseVal);
9054     SI.setOperand(2, TrueVal);
9055     return &SI;
9056   }
9057
9058   return 0;
9059 }
9060
9061 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
9062 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
9063 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
9064 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
9065 /// their preferred alignment from the beginning.
9066 ///
9067 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
9068                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
9069
9070   User *U = dyn_cast<User>(V);
9071   if (!U) return Align;
9072
9073   switch (getOpcode(U)) {
9074   default: break;
9075   case Instruction::BitCast:
9076     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9077   case Instruction::GetElementPtr: {
9078     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
9079     bool AllZeroOperands = true;
9080     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
9081       if (!isa<Constant>(*i) ||
9082           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9083         AllZeroOperands = false;
9084         break;
9085       }
9086
9087     if (AllZeroOperands) {
9088       // Treat this like a bitcast.
9089       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9090     }
9091     break;
9092   }
9093   }
9094
9095   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9096     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9097     // of the global.
9098     if (!GV->isDeclaration()) {
9099       GV->setAlignment(PrefAlign);
9100       Align = PrefAlign;
9101     }
9102   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9103     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9104     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9105     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9106       AI->setAlignment(PrefAlign);
9107       Align = PrefAlign;
9108     }
9109   }
9110
9111   return Align;
9112 }
9113
9114 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9115 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9116 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9117 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9118 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9119                                                   unsigned PrefAlign) {
9120   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9121                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9122   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9123   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9124   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9125   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9126   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9127
9128   if (PrefAlign > Align)
9129     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9130   
9131     // We don't need to make any adjustment.
9132   return Align;
9133 }
9134
9135 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9136   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9137   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9138   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9139   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9140
9141   if (CopyAlign < MinAlign) {
9142     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9143     return MI;
9144   }
9145   
9146   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9147   // load/store.
9148   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9149   if (MemOpLength == 0) return 0;
9150   
9151   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9152   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9153   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9154   // case.
9155   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9156   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9157   
9158   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9159     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9160   
9161   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9162   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9163   
9164   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9165   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9166   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9167   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9168   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9169   // integer datatype.
9170   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9171     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9172     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9173       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9174       // down through these levels if so.
9175       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9176         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9177           if (STy->getNumElements() == 1)
9178             SrcETy = STy->getElementType(0);
9179           else
9180             break;
9181         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9182           if (ATy->getNumElements() == 1)
9183             SrcETy = ATy->getElementType();
9184           else
9185             break;
9186         } else
9187           break;
9188       }
9189       
9190       if (SrcETy->isSingleValueType())
9191         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9192     }
9193   }
9194   
9195   
9196   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9197   // infer, use it.
9198   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9199   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9200   
9201   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9202   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9203   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9204   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9205   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9206
9207   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9208   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9209   return MI;
9210 }
9211
9212 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9213   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9214   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9215     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9216     return MI;
9217   }
9218   
9219   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9220   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9221   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9222   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9223     return 0;
9224   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9225   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9226   
9227   // If the length is zero, this is a no-op
9228   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9229   
9230   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9231   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9232     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9233     
9234     Value *Dest = MI->getDest();
9235     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9236
9237     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9238     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9239     
9240     // Extract the fill value and store.
9241     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9242     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9243                                       Alignment), *MI);
9244     
9245     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9246     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9247     return MI;
9248   }
9249
9250   return 0;
9251 }
9252
9253
9254 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9255 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9256 /// the heavy lifting.
9257 ///
9258 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9259   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9260   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9261   
9262   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9263   // visitCallSite.
9264   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9265     bool Changed = false;
9266
9267     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9268     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9269       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9270
9271       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9272         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9273           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9274           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9275           // alignment is sufficient.
9276         }
9277     }
9278
9279     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9280     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9281     // into a call to memcpy.
9282     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9283       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9284         if (GVSrc->isConstant()) {
9285           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9286           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9287           const Type *Tys[1];
9288           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9289           CI.setOperand(0, 
9290                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9291           Changed = true;
9292         }
9293
9294       // memmove(x,x,size) -> noop.
9295       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9296         return EraseInstFromFunction(CI);
9297     }
9298
9299     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9300     // set, update the alignment.
9301     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9302       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9303         return I;
9304     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9305       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9306         return I;
9307     }
9308           
9309     if (Changed) return II;
9310   }
9311   
9312   switch (II->getIntrinsicID()) {
9313   default: break;
9314   case Intrinsic::bswap:
9315     // bswap(bswap(x)) -> x
9316     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9317       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9318         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9319     break;
9320   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9321   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9322   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9323   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9324   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9325     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9326     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9327     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9328       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9329                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9330                                        CI);
9331       return new LoadInst(Ptr);
9332     }
9333     break;
9334   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9335   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9336     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9337     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9338       const Type *OpPtrTy = 
9339         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9340       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9341       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9342     }
9343     break;
9344   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9345   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9346   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9347     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9348     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9349       const Type *OpPtrTy = 
9350         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9351       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9352       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9353     }
9354     break;
9355     
9356   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9357     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9358     // we can simplify the input based on that, do so now.
9359     uint64_t UndefElts;
9360     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9361                                               UndefElts)) {
9362       II->setOperand(1, V);
9363       return II;
9364     }
9365     break;
9366   }
9367     
9368   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9369     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9370     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9371       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9372       
9373       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9374       bool AllEltsOk = true;
9375       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9376         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9377             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9378           AllEltsOk = false;
9379           break;
9380         }
9381       }
9382       
9383       if (AllEltsOk) {
9384         // Cast the input vectors to byte vectors.
9385         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9386         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9387         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9388         
9389         // Only extract each element once.
9390         Value *ExtractedElts[32];
9391         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9392         
9393         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9394           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9395             continue;
9396           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9397           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9398           
9399           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9400             Instruction *Elt = 
9401               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9402             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9403             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9404           }
9405         
9406           // Insert this value into the result vector.
9407           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9408                                              i, "tmp");
9409           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9410         }
9411         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9412       }
9413     }
9414     break;
9415
9416   case Intrinsic::stackrestore: {
9417     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9418     // happen when variable allocas are DCE'd.
9419     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9420       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9421         BasicBlock::iterator BI = SS;
9422         if (&*++BI == II)
9423           return EraseInstFromFunction(CI);
9424       }
9425     }
9426     
9427     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9428     // same block without an intervening call/alloca.
9429     BasicBlock::iterator BI = II;
9430     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9431     bool CannotRemove = false;
9432     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9433       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9434         CannotRemove = true;
9435         break;
9436       }
9437       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9438         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9439           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9440           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9441             return EraseInstFromFunction(CI);
9442           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9443         } else {
9444           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9445           // restore.
9446           CannotRemove = true;
9447           break;
9448         }
9449       }
9450     }
9451     
9452     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9453     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9454     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9455       return EraseInstFromFunction(CI);
9456     break;
9457   }
9458   }
9459
9460   return visitCallSite(II);
9461 }
9462
9463 // InvokeInst simplification
9464 //
9465 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9466   return visitCallSite(&II);
9467 }
9468
9469 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9470 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9471 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9472                                          const CastInst * const CI,
9473                                          const TargetData * const TD,
9474                                          const int ix) {
9475   if (!CI->isLosslessCast())
9476     return false;
9477
9478   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9479   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9480   // passed explicitly we could avoid this check.
9481   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9482     return true;
9483
9484   const Type* SrcTy = 
9485             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9486   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9487   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9488     return false;
9489   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9490     return false;
9491   return true;
9492 }
9493
9494 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9495 //
9496 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9497   bool Changed = false;
9498
9499   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9500   // to the arguments of the call/invoke.
9501   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9502
9503   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9504
9505   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9506     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9507       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9508       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9509       // be unreachable, as the call is undefined.
9510       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9511                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9512                                     OldCall);
9513       if (!OldCall->use_empty())
9514         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9515       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9516         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9517       return 0;
9518     }
9519
9520   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9521     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9522     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9523     // that we can't modify the CFG here.
9524     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9525                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9526                   CS.getInstruction());
9527
9528     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9529       CS.getInstruction()->
9530         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9531
9532     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9533       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9534       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9535                          ConstantInt::getTrue(), II);
9536     }
9537     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9538   }
9539
9540   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9541     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9542       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9543         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9544
9545   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9546   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9547   if (FTy->isVarArg()) {
9548     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9549     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9550     // the call.
9551     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9552            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9553       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9554       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9555         *I = CI->getOperand(0);
9556         Changed = true;
9557       }
9558     }
9559   }
9560
9561   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9562     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9563     CS.setDoesNotThrow();
9564     Changed = true;
9565   }
9566
9567   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9568 }
9569
9570 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9571 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9572 //
9573 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9574   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9575   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9576   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9577       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9578     return false;
9579   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9580   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9581   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9582
9583   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9584   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9585   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9586   //
9587   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9588   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9589   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9590
9591   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9592     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9593
9594   // Check to see if we are changing the return type...
9595   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9596     if (Callee->isDeclaration() &&
9597         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9598         // a pointer to an integer of the same size.
9599         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9600           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9601       return false;   // Cannot transform this return value.
9602
9603     if (!Caller->use_empty() &&
9604         // void -> non-void is handled specially
9605         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9606       return false;   // Cannot transform this return value.
9607
9608     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9609       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9610       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9611         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9612     }
9613
9614     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9615     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9616     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9617     // the critical edge).  Bail out in this case.
9618     if (!Caller->use_empty())
9619       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9620         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9621              UI != E; ++UI)
9622           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9623             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9624                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9625               return false;
9626   }
9627
9628   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9629   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9630
9631   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9632   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9633     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9634     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9635
9636     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9637       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9638
9639     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9640         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9641       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9642
9643     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9644     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9645     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9646       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9647        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9648     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9649   }
9650
9651   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9652       Callee->isDeclaration())
9653     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9654
9655   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9656       !CallerPAL.isEmpty())
9657     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9658     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9659     // that are compatible with being a vararg call argument.
9660     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9661       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9662         break;
9663       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9664       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9665         return false;
9666     }
9667
9668   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9669   // inserting cast instructions as necessary...
9670   std::vector<Value*> Args;
9671   Args.reserve(NumActualArgs);
9672   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9673   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9674
9675   // Get any return attributes.
9676   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9677
9678   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9679   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9680   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9681
9682   // Add the new return attributes.
9683   if (RAttrs)
9684     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9685
9686   AI = CS.arg_begin();
9687   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9688     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9689     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9690       Args.push_back(*AI);
9691     } else {
9692       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9693           false, ParamTy, false);
9694       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9695       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9696     }
9697
9698     // Add any parameter attributes.
9699     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9700       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9701   }
9702
9703   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9704   // now...
9705   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9706     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9707
9708   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9709   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9710     if (!FT->isVarArg()) {
9711       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9712            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9713     } else {
9714       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9715       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9716         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9717         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9718           // Must promote to pass through va_arg area!
9719           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9720                                                                 PTy, false);
9721           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9722           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9723           Args.push_back(Cast);
9724         } else {
9725           Args.push_back(*AI);
9726         }
9727
9728         // Add any parameter attributes.
9729         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9730           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9731       }
9732     }
9733   }
9734
9735   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9736     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9737
9738   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9739     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9740
9741   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9742
9743   Instruction *NC;
9744   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9745     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9746                             Args.begin(), Args.end(),
9747                             Caller->getName(), Caller);
9748     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9749     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9750   } else {
9751     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9752                           Caller->getName(), Caller);
9753     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9754     if (CI->isTailCall())
9755       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9756     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9757     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9758   }
9759
9760   // Insert a cast of the return type as necessary.
9761   Value *NV = NC;
9762   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9763     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9764       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9765                                                             OldRetTy, false);
9766       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9767
9768       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9769       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9770       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9771         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9772         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9773       } else {
9774         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9775         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9776       }
9777       AddUsersToWorkList(*Caller);
9778     } else {
9779       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9780     }
9781   }
9782
9783   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9784     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9785   Caller->eraseFromParent();
9786   RemoveFromWorkList(Caller);
9787   return true;
9788 }
9789
9790 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9791 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9792 //
9793 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9794   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9795   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9796   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9797   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9798
9799   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9800   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9801   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9802     return 0;
9803
9804   IntrinsicInst *Tramp =
9805     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9806
9807   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9808   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9809   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9810
9811   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9812   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9813     unsigned NestIdx = 1;
9814     const Type *NestTy = 0;
9815     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9816
9817     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9818     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9819          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9820       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9821         // Record the parameter type and any other attributes.
9822         NestTy = *I;
9823         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9824         break;
9825       }
9826
9827     if (NestTy) {
9828       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9829       std::vector<Value*> NewArgs;
9830       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9831
9832       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9833       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9834
9835       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9836       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9837
9838       // Add any result attributes.
9839       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9840         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9841
9842       {
9843         unsigned Idx = 1;
9844         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9845         do {
9846           if (Idx == NestIdx) {
9847             // Add the chain argument and attributes.
9848             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9849             if (NestVal->getType() != NestTy)
9850               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9851             NewArgs.push_back(NestVal);
9852             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9853           }
9854
9855           if (I == E)
9856             break;
9857
9858           // Add the original argument and attributes.
9859           NewArgs.push_back(*I);
9860           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9861             NewAttrs.push_back
9862               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9863
9864           ++Idx, ++I;
9865         } while (1);
9866       }
9867
9868       // Add any function attributes.
9869       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9870         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9871
9872       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9873       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9874       // with the chain parameter inserted.
9875
9876       std::vector<const Type*> NewTypes;
9877       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9878
9879       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9880       // mean appending it.
9881       {
9882         unsigned Idx = 1;
9883         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9884           E = FTy->param_end();
9885
9886         do {
9887           if (Idx == NestIdx)
9888             // Add the chain's type.
9889             NewTypes.push_back(NestTy);
9890
9891           if (I == E)
9892             break;
9893
9894           // Add the original type.
9895           NewTypes.push_back(*I);
9896
9897           ++Idx, ++I;
9898         } while (1);
9899       }
9900
9901       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9902       // code sort out any function type mismatches.
9903       FunctionType *NewFTy =
9904         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9905       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9906         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9907       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9908
9909       Instruction *NewCaller;
9910       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9911         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9912                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9913                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9914                                        Caller->getName(), Caller);
9915         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9916         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9917       } else {
9918         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9919                                      Caller->getName(), Caller);
9920         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9921           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9922         cast<CallInst>(NewCaller)->
9923           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9924         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9925       }
9926       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9927         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9928       Caller->eraseFromParent();
9929       RemoveFromWorkList(Caller);
9930       return 0;
9931     }
9932   }
9933
9934   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9935   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9936   // code sort out any function type mismatches.
9937   Constant *NewCallee =
9938     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9939   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9940   return CS.getInstruction();
9941 }
9942
9943 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9944 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9945 /// and a single binop.
9946 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9947   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9948   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst));
9949   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9950   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9951   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9952     
9953   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9954   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9955   
9956   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9957   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9958   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9959     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9960     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9961         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9962         // types or GEP's with different index types.
9963         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9964         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9965       return 0;
9966
9967     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9968     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9969       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9970           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9971         return 0;
9972     
9973     // Keep track of which operand needs a phi node.
9974     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9975     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9976   }
9977   
9978   // Otherwise, this is safe to transform!
9979   
9980   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9981   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9982   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9983   if (LHSVal == 0) {
9984     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9985                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9986     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9987     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9988     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9989     LHSVal = NewLHS;
9990   }
9991   
9992   if (RHSVal == 0) {
9993     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9994                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9995     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9996     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9997     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9998     RHSVal = NewRHS;
9999   }
10000   
10001   // Add all operands to the new PHIs.
10002   if (NewLHS || NewRHS) {
10003     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10004       Instruction *InInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10005       if (NewLHS) {
10006         Value *NewInLHS = InInst->getOperand(0);
10007         NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
10008       }
10009       if (NewRHS) {
10010         Value *NewInRHS = InInst->getOperand(1);
10011         NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
10012       }
10013     }
10014   }
10015     
10016   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10017     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
10018   CmpInst *CIOp = cast<CmpInst>(FirstInst);
10019   return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal,
10020                          RHSVal);
10021 }
10022
10023 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgGEPIntoPHI(PHINode &PN) {
10024   GetElementPtrInst *FirstInst =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(0));
10025   
10026   SmallVector<Value*, 16> FixedOperands(FirstInst->op_begin(), 
10027                                         FirstInst->op_end());
10028   
10029   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
10030   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
10031   for (unsigned i = 1; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
10032     GetElementPtrInst *GEP= dyn_cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10033     if (!GEP || !GEP->hasOneUse() || GEP->getType() != FirstInst->getType() ||
10034       GEP->getNumOperands() != FirstInst->getNumOperands())
10035       return 0;
10036
10037     // Compare the operand lists.
10038     for (unsigned op = 0, e = FirstInst->getNumOperands(); op != e; ++op) {
10039       if (FirstInst->getOperand(op) == GEP->getOperand(op))
10040         continue;
10041       
10042       // Don't merge two GEPs when two operands differ (introducing phi nodes)
10043       // if one of the PHIs has a constant for the index.  The index may be
10044       // substantially cheaper to compute for the constants, so making it a
10045       // variable index could pessimize the path.  This also handles the case
10046       // for struct indices, which must always be constant.
10047       if (isa<ConstantInt>(FirstInst->getOperand(op)) ||
10048           isa<ConstantInt>(GEP->getOperand(op)))
10049         return 0;
10050       
10051       if (FirstInst->getOperand(op)->getType() !=GEP->getOperand(op)->getType())
10052         return 0;
10053       FixedOperands[op] = 0;  // Needs a PHI.
10054     }
10055   }
10056   
10057   // Otherwise, this is safe to transform.  Insert PHI nodes for each operand
10058   // that is variable.
10059   SmallVector<PHINode*, 16> OperandPhis(FixedOperands.size());
10060   
10061   bool HasAnyPHIs = false;
10062   for (unsigned i = 0, e = FixedOperands.size(); i != e; ++i) {
10063     if (FixedOperands[i]) continue;  // operand doesn't need a phi.
10064     Value *FirstOp = FirstInst->getOperand(i);
10065     PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstOp->getType(),
10066                                      FirstOp->getName()+".pn");
10067     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10068     
10069     NewPN->reserveOperandSpace(e);
10070     NewPN->addIncoming(FirstOp, PN.getIncomingBlock(0));
10071     OperandPhis[i] = NewPN;
10072     FixedOperands[i] = NewPN;
10073     HasAnyPHIs = true;
10074   }
10075
10076   
10077   // Add all operands to the new PHIs.
10078   if (HasAnyPHIs) {
10079     for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10080       GetElementPtrInst *InGEP =cast<GetElementPtrInst>(PN.getIncomingValue(i));
10081       BasicBlock *InBB = PN.getIncomingBlock(i);
10082       
10083       for (unsigned op = 0, e = OperandPhis.size(); op != e; ++op)
10084         if (PHINode *OpPhi = OperandPhis[op])
10085           OpPhi->addIncoming(InGEP->getOperand(op), InBB);
10086     }
10087   }
10088   
10089   Value *Base = FixedOperands[0];
10090   return GetElementPtrInst::Create(Base, FixedOperands.begin()+1,
10091                                    FixedOperands.end());
10092 }
10093
10094
10095 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
10096 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
10097 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
10098 /// block it is in.
10099 ///
10100 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
10101 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
10102 /// to a register.
10103 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
10104   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
10105   
10106   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
10107     if (BBI->mayWriteToMemory())
10108       return false;
10109   
10110   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
10111   // profitable to do this xform.
10112   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
10113     bool isAddressTaken = false;
10114     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
10115          UI != E; ++UI) {
10116       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
10117       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
10118         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
10119         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
10120       }
10121       isAddressTaken = true;
10122       break;
10123     }
10124     
10125     if (!isAddressTaken)
10126       return false;
10127   }
10128   
10129   return true;
10130 }
10131
10132
10133 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
10134 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
10135 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
10136 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
10137   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
10138
10139   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
10140   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
10141   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
10142   // code size and simplifying code.
10143   Constant *ConstantOp = 0;
10144   const Type *CastSrcTy = 0;
10145   bool isVolatile = false;
10146   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10147     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10148   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10149     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10150     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10151     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10152     if (ConstantOp == 0)
10153       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10154   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
10155     isVolatile = LI->isVolatile();
10156     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10157     // load and the PHI.
10158     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10159         !isSafeToSinkLoad(LI))
10160       return 0;
10161     
10162     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10163     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10164     // the path through the other successor.
10165     if (isVolatile &&
10166         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10167       return 0;
10168     
10169   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10170     return FoldPHIArgGEPIntoPHI(PN);
10171   } else {
10172     return 0;  // Cannot fold this operation.
10173   }
10174
10175   // Check to see if all arguments are the same operation.
10176   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10177     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10178     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10179     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10180       return 0;
10181     if (CastSrcTy) {
10182       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10183         return 0;  // Cast operation must match.
10184     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10185       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10186       // the load and the PHI.
10187       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10188           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10189           !isSafeToSinkLoad(LI))
10190         return 0;
10191       
10192       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10193       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10194       // the path through the other successor.
10195       if (isVolatile &&
10196           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10197         return 0;
10198
10199       
10200     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10201       return 0;
10202     }
10203   }
10204
10205   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10206   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10207   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10208                                    PN.getName()+".in");
10209   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10210
10211   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10212   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10213
10214   // Add all operands to the new PHI.
10215   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10216     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10217     if (NewInVal != InVal)
10218       InVal = 0;
10219     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10220   }
10221
10222   Value *PhiVal;
10223   if (InVal) {
10224     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10225     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10226     PhiVal = InVal;
10227     delete NewPN;
10228   } else {
10229     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10230     PhiVal = NewPN;
10231   }
10232
10233   // Insert and return the new operation.
10234   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10235     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10236   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10237     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10238   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10239     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10240                            PhiVal, ConstantOp);
10241   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10242   
10243   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10244   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10245   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10246   if (isVolatile)
10247     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10248       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10249   
10250   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10251 }
10252
10253 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10254 /// that is dead.
10255 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10256                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10257   if (PN->use_empty()) return true;
10258   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10259
10260   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10261   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10262     return true;
10263   
10264   // Don't scan crazily complex things.
10265   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10266     return false;
10267
10268   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10269     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10270
10271   return false;
10272 }
10273
10274 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10275 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10276 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10277 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10278                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10279   // See if we already saw this PHI node.
10280   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10281     return true;
10282   
10283   // Don't scan crazily complex things.
10284   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10285     return false;
10286  
10287   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10288   // the value.
10289   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10290     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10291     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10292       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10293         return false;
10294     } else if (Op != NonPhiInVal)
10295       return false;
10296   }
10297   
10298   return true;
10299 }
10300
10301
10302 // PHINode simplification
10303 //
10304 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10305   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10306   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10307   
10308   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10309     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10310
10311   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10312   // reducing code size.
10313   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10314       isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(1)) &&
10315       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0))->getOpcode() ==
10316       cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(1))->getOpcode() &&
10317       // FIXME: The hasOneUse check will fail for PHIs that use the value more
10318       // than themselves more than once.
10319       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10320     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10321       return Result;
10322
10323   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10324   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10325   // PHI)... break the cycle.
10326   if (PN.hasOneUse()) {
10327     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10328     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10329       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10330       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10331       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10332         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10333     }
10334    
10335     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10336     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10337     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10338     // common case here is good because the only other things that catch this
10339     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10340     // late.
10341     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10342         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10343         PHIUser->use_back() == &PN) {
10344       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10345     }
10346   }
10347
10348   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10349   // same value, for example:
10350   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10351   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10352   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10353   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10354   {
10355     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10356     // Scan for the first non-phi operand.
10357     while (InValNo != NumOperandVals && 
10358            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10359       ++InValNo;
10360
10361     if (InValNo != NumOperandVals) {
10362       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10363       
10364       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10365       // there is no need to recursively scan other phis.
10366       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10367         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10368         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10369           break;
10370       }
10371       
10372       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10373       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10374       // the value.
10375       if (InValNo == NumOperandVals) {
10376         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10377         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10378           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10379       }
10380     }
10381   }
10382   return 0;
10383 }
10384
10385 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10386                                    Instruction *InsertPoint,
10387                                    InstCombiner *IC) {
10388   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10389   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10390   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10391   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10392   // used for address computation.
10393   Instruction::CastOps opcode = 
10394      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10395       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10396   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10397 }
10398
10399
10400 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10401   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10402   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10403   // If so, eliminate the noop.
10404   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10405     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10406
10407   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10408     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10409
10410   bool HasZeroPointerIndex = false;
10411   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10412     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10413
10414   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10415     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10416
10417   // Eliminate unneeded casts for indices.
10418   bool MadeChange = false;
10419   
10420   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10421   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10422        i != e; ++i, ++GTI) {
10423     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10424       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10425         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10426             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10427           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10428           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10429           // is a 32-bit pointer target.
10430           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10431             MadeChange = true;
10432             *i = CI->getOperand(0);
10433           }
10434         }
10435       }
10436       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10437       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10438       // If the incoming value needs a cast instruction,
10439       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10440       // obvious.
10441       Value *Op = *i;
10442       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10443         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10444           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10445           MadeChange = true;
10446         } else {
10447           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10448                                 GEP);
10449           *i = Op;
10450           MadeChange = true;
10451         }
10452       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10453         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10454           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10455           MadeChange = true;
10456         } else {
10457           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10458                                 GEP);
10459           *i = Op;
10460           MadeChange = true;
10461         }
10462       }
10463     }
10464   }
10465   if (MadeChange) return &GEP;
10466
10467   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10468   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10469   // real input to the dest type.
10470   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10471     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10472       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10473       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10474       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10475         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10476         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10477           if (I != BCI) {
10478             I->takeName(BCI);
10479             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10480             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10481           }
10482           return &GEP;
10483         }
10484       }
10485       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10486     }
10487   }
10488   
10489   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10490   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10491   // getelementptr instructions into a single instruction.
10492   //
10493   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10494   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10495     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10496
10497   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10498     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10499     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10500     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10501     //
10502     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10503         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10504       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10505
10506     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10507
10508     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10509     bool EndsWithSequential = false;
10510     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10511            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10512       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10513
10514     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10515     if (EndsWithSequential) {
10516       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10517       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10518       //
10519       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10520       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10521         Sum = GO1;
10522       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10523         Sum = SO1;
10524       } else {
10525         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10526         // target's pointer size.
10527         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10528           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10529             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10530           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10531             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10532           } else {
10533             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10534             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10535               // Convert GO1 to SO1's type.
10536               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10537
10538             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10539               // Convert SO1 to GO1's type.
10540               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10541             } else {
10542               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10543               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10544               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10545             }
10546           }
10547         }
10548         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10549           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10550         else {
10551           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10552           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10553         }
10554       }
10555
10556       // Recycle the GEP we already have if possible.
10557       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10558         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10559         GEP.setOperand(1, Sum);
10560         return &GEP;
10561       } else {
10562         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10563                        SrcGEPOperands.end()-1);
10564         Indices.push_back(Sum);
10565         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10566       }
10567     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10568                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10569                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10570       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10571       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10572                      SrcGEPOperands.end());
10573       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10574     }
10575
10576     if (!Indices.empty())
10577       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10578                                        Indices.end(), GEP.getName());
10579
10580   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10581     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10582     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10583
10584     // Scan for nonconstants...
10585     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10586     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10587     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10588       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10589
10590     if (I == E) {  // If they are all constants...
10591       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10592                                                     &Indices[0],Indices.size());
10593
10594       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10595       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10596     }
10597   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10598     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10599       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10600     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10601       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10602       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10603       //
10604       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10605       //
10606       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10607       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10608       if (const ArrayType *XATy =
10609           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10610         if (const ArrayType *CATy =
10611             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10612           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10613             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10614             // to an array of the same type as the destination pointer
10615             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10616             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10617             GEP.setOperand(0, X);
10618             return &GEP;
10619           }
10620     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10621       // Transform things like:
10622       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10623       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10624       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10625       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10626       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10627           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10628           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10629         Value *Idx[2];
10630         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10631         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10632         Value *V = InsertNewInstBefore(
10633                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10634         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10635         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10636       }
10637       
10638       // Transform things like:
10639       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10640       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10641       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10642       
10643       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10644         uint64_t ArrayEltSize =
10645             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10646         
10647         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10648         // allow either a mul, shift, or constant here.
10649         Value *NewIdx = 0;
10650         ConstantInt *Scale = 0;
10651         if (ArrayEltSize == 1) {
10652           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10653           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10654         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10655           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10656           Scale = CI;
10657         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10658           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10659               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10660             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10661             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10662             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10663             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10664           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10665                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10666             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10667             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10668           }
10669         }
10670         
10671         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10672         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10673         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10674         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10675         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10676             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10677           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10678                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10679           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10680             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10681                                                        false /*ZExt*/);
10682             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10683             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10684           }
10685
10686           // Insert the new GEP instruction.
10687           Value *Idx[2];
10688           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10689           Idx[1] = NewIdx;
10690           Instruction *NewGEP =
10691             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10692           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10693           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10694           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10695         }
10696       }
10697     }
10698   }
10699
10700   return 0;
10701 }
10702
10703 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10704   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10705   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10706     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10707       const Type *NewTy = 
10708         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10709       AllocationInst *New = 0;
10710
10711       // Create and insert the replacement instruction...
10712       if (isa<MallocInst>(AI))
10713         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10714       else {
10715         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10716         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10717       }
10718
10719       InsertNewInstBefore(New, AI);
10720
10721       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10722       // allocas if possible...
10723       //
10724       BasicBlock::iterator It = New;
10725       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10726
10727       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10728       // insert our getelementptr instruction...
10729       //
10730       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10731       Value *Idx[2];
10732       Idx[0] = NullIdx;
10733       Idx[1] = NullIdx;
10734       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10735                                            New->getName()+".sub", It);
10736
10737       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10738       // allocation.
10739       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10740     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10741       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10742     }
10743   }
10744
10745   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10746   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10747   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10748   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10749       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10750     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10751
10752   return 0;
10753 }
10754
10755 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10756   Value *Op = FI.getOperand(0);
10757
10758   // free undef -> unreachable.
10759   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10760     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10761     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10762                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10763     return EraseInstFromFunction(FI);
10764   }
10765   
10766   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10767   // when lots of inlining happens.
10768   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10769     return EraseInstFromFunction(FI);
10770   
10771   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10772   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10773     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10774     return &FI;
10775   }
10776   
10777   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10778   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10779     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10780       AddToWorkList(GEPI);
10781       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10782       return &FI;
10783     }
10784   }
10785   
10786   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10787   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10788     if (MI->hasOneUse()) {
10789       EraseInstFromFunction(FI);
10790       return EraseInstFromFunction(*MI);
10791     }
10792
10793   return 0;
10794 }
10795
10796
10797 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10798 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10799                                         const TargetData *TD) {
10800   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10801   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10802
10803   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10804     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10805     // directly if string length is small enough.
10806     std::string Str;
10807     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10808       unsigned len = Str.length();
10809       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10810       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10811       // Replace LI with immediate integer store.
10812       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10813         APInt StrVal(numBits, 0);
10814         APInt SingleChar(numBits, 0);
10815         if (TD->isLittleEndian()) {
10816           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10817             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10818             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10819           }
10820         } else {
10821           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10822             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10823             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10824           }
10825           // Append NULL at the end.
10826           SingleChar = 0;
10827           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10828         }
10829         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10830         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10831       }
10832     }
10833   }
10834
10835   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10836   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10837     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10838
10839     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10840          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10841       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10842       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10843       // constants.
10844       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10845         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10846           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10847             Value *Idxs[2];
10848             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10849             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10850             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10851             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10852           }
10853
10854       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10855             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10856           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10857           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10858           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10859           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10860                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10861
10862         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10863         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10864         // the result of the loaded value.
10865         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10866                                                              CI->getName(),
10867                                                          LI.isVolatile()),LI);
10868         // Now cast the result of the load.
10869         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10870       }
10871     }
10872   }
10873   return 0;
10874 }
10875
10876 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10877 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10878 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10879 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10880 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10881   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10882   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10883
10884   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10885   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10886     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10887     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10888
10889   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10890   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10891   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10892   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10893   // the load entirely).
10894   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10895
10896   while (BBI != E) {
10897     --BBI;
10898
10899     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10900     // marked invalid.
10901     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10902       return false;
10903     
10904     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10905       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10906     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10907       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10908     }
10909
10910   }
10911   return false;
10912 }
10913
10914 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10915   Value *Op = LI.getOperand(0);
10916
10917   // Attempt to improve the alignment.
10918   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10919   if (KnownAlign >
10920       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10921                                 LI.getAlignment()))
10922     LI.setAlignment(KnownAlign);
10923
10924   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10925   if (isa<CastInst>(Op))
10926     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10927       return Res;
10928
10929   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10930   if (LI.isVolatile()) return 0;
10931   
10932   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10933   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10934   // separated by a few arithmetic operations.
10935   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10936   if (Value *AvailableVal = FindAvailableLoadedValue(Op, LI.getParent(), BBI,6))
10937     return ReplaceInstUsesWith(LI, AvailableVal);
10938
10939   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10940     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10941     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10942     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10943         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10944       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10945       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10946       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10947       // CFG.
10948       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10949                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10950       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10951     }
10952   } 
10953
10954   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10955     // load null/undef -> undef
10956     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10957     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10958         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10959       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10960       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10961       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10962       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10963                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10964       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10965     }
10966
10967     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10968     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10969       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10970         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10971
10972     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10973     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10974       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10975         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10976           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10977             if (Constant *V = 
10978                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10979               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10980         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10981           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10982           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10983           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10984           // CFG.
10985           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10986                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10987           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10988         }
10989
10990       } else if (CE->isCast()) {
10991         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10992           return Res;
10993       }
10994     }
10995   }
10996     
10997   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10998   // is all undef or zero, we know what it loads.
10999   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
11000     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
11001       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
11002         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
11003       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
11004         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
11005     }
11006   }
11007
11008   if (Op->hasOneUse()) {
11009     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
11010     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
11011     // exposes redundancy in the code.
11012     //
11013     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
11014     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
11015     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
11016     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
11017     // unconditionally.
11018     //
11019     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
11020       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
11021       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
11022           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
11023         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
11024                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
11025         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
11026                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
11027         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
11028       }
11029
11030       // load (select (cond, null, P)) -> load P
11031       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
11032         if (C->isNullValue()) {
11033           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
11034           return &LI;
11035         }
11036
11037       // load (select (cond, P, null)) -> load P
11038       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
11039         if (C->isNullValue()) {
11040           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
11041           return &LI;
11042         }
11043     }
11044   }
11045   return 0;
11046 }
11047
11048 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
11049 /// when possible.
11050 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
11051   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
11052   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
11053
11054   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
11055   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
11056     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11057
11058     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
11059       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
11060       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
11061       // constants.
11062       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
11063         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
11064           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
11065             Value* Idxs[2];
11066             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
11067             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
11068             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
11069             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
11070           }
11071
11072       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
11073           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
11074                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
11075
11076         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
11077         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
11078         // the store, cast the value to be stored.
11079         Value *NewCast;
11080         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
11081         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
11082         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
11083         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
11084         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
11085           if (CastSrcTy->isInteger())
11086             opcode = Instruction::IntToPtr;
11087         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
11088           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
11089             opcode = Instruction::PtrToInt;
11090         }
11091         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
11092           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
11093         else
11094           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
11095             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
11096             SI);
11097         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
11098       }
11099     }
11100   }
11101   return 0;
11102 }
11103
11104 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
11105 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
11106 /// value in code like this:
11107 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
11108 ///   store i32 0, i32* %t0
11109 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
11110 ///   %t2 = load i32* %t1
11111 ///
11112 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
11113   // Test if the values are trivially equivalent.
11114   if (A == B) return true;
11115   
11116   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
11117   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
11118       isa<CastInst>(A) ||
11119       isa<PHINode>(A) ||
11120       isa<GetElementPtrInst>(A))
11121     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
11122       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
11123         return true;
11124   
11125   // Otherwise they may not be equivalent.
11126   return false;
11127 }
11128
11129 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
11130   Value *Val = SI.getOperand(0);
11131   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
11132
11133   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
11134     EraseInstFromFunction(SI);
11135     ++NumCombined;
11136     return 0;
11137   }
11138   
11139   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11140   // alloca dead.
11141   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
11142     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11143       EraseInstFromFunction(SI);
11144       ++NumCombined;
11145       return 0;
11146     }
11147     
11148     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
11149       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
11150           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11151         EraseInstFromFunction(SI);
11152         ++NumCombined;
11153         return 0;
11154       }
11155   }
11156
11157   // Attempt to improve the alignment.
11158   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
11159   if (KnownAlign >
11160       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11161                                 SI.getAlignment()))
11162     SI.setAlignment(KnownAlign);
11163
11164   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11165   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11166   // situation often occurs with bitfield accesses.
11167   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11168   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11169        --ScanInsts) {
11170     --BBI;
11171     
11172     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11173       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11174       if (!PrevSI->isVolatile() &&equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11175                                                           SI.getOperand(1))) {
11176         ++NumDeadStore;
11177         ++BBI;
11178         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11179         continue;
11180       }
11181       break;
11182     }
11183     
11184     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11185     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11186     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11187     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11188       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11189           !SI.isVolatile()) {
11190         EraseInstFromFunction(SI);
11191         ++NumCombined;
11192         return 0;
11193       }
11194       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11195       // may not be dead.
11196       break;
11197     }
11198     
11199     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11200     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11201       break;
11202   }
11203   
11204   
11205   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11206
11207   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11208   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11209     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11210       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11211       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11212         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11213       ++NumCombined;
11214     }
11215     return 0;  // Do not modify these!
11216   }
11217
11218   // store undef, Ptr -> noop
11219   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11220     EraseInstFromFunction(SI);
11221     ++NumCombined;
11222     return 0;
11223   }
11224
11225   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11226   // source instead.
11227   if (isa<CastInst>(Ptr))
11228     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11229       return Res;
11230   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11231     if (CE->isCast())
11232       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11233         return Res;
11234
11235   
11236   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11237   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11238   BBI = &SI; ++BBI;
11239   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11240     if (BI->isUnconditional())
11241       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11242         return 0;  // xform done!
11243   
11244   return 0;
11245 }
11246
11247 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11248 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11249 /// into a phi node with a store in the successor.
11250 ///
11251 /// Simplify things like:
11252 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11253 /// into a phi node with a store in the successor.
11254 ///
11255 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11256   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11257   
11258   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11259   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11260   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11261   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11262   
11263   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11264   // the other predecessor.
11265   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11266   BasicBlock *OtherBB = 0;
11267   if (*PI != StoreBB)
11268     OtherBB = *PI;
11269   ++PI;
11270   if (PI == pred_end(DestBB))
11271     return false;
11272   
11273   if (*PI != StoreBB) {
11274     if (OtherBB)
11275       return false;
11276     OtherBB = *PI;
11277   }
11278   if (++PI != pred_end(DestBB))
11279     return false;
11280
11281   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11282   // for example, if SI is in an infinite loop)
11283   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11284     return false;
11285
11286   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11287   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11288   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11289   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11290     return false;
11291   
11292   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11293   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11294   StoreInst *OtherStore = 0;
11295   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11296     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11297     --BBI;
11298     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11299     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11300       return false;
11301   } else {
11302     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11303     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11304     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11305         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11306       return false;
11307     
11308     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11309     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11310     // lives in OtherBB.
11311     for (;; --BBI) {
11312       // Check to see if we find the matching store.
11313       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11314         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11315           return false;
11316         break;
11317       }
11318       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11319       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11320       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11321           BBI == OtherBB->begin())
11322         return false;
11323     }
11324     
11325     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11326     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11327     // StoreBB.
11328     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11329       // FIXME: This should really be AA driven.
11330       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11331         return false;
11332     }
11333   }
11334   
11335   // Insert a PHI node now if we need it.
11336   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11337   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11338     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11339     PN->reserveOperandSpace(2);
11340     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11341     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11342     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11343   }
11344   
11345   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11346   // insert it.
11347   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11348   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11349                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11350   
11351   // Nuke the old stores.
11352   EraseInstFromFunction(SI);
11353   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11354   ++NumCombined;
11355   return true;
11356 }
11357
11358
11359 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11360   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11361   Value *X = 0;
11362   BasicBlock *TrueDest;
11363   BasicBlock *FalseDest;
11364   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11365       !isa<Constant>(X)) {
11366     // Swap Destinations and condition...
11367     BI.setCondition(X);
11368     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11369     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11370     return &BI;
11371   }
11372
11373   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11374   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11375   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11376                              TrueDest, FalseDest)))
11377     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11378          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11379       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11380       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11381       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11382       NewSCC->takeName(I);
11383       // Swap Destinations and condition...
11384       BI.setCondition(NewSCC);
11385       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11386       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11387       RemoveFromWorkList(I);
11388       I->eraseFromParent();
11389       AddToWorkList(NewSCC);
11390       return &BI;
11391     }
11392
11393   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11394   ICmpInst::Predicate IPred;
11395   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11396                       TrueDest, FalseDest)))
11397     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11398          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11399          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11400       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11401       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11402       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11403       NewSCC->takeName(I);
11404       // Swap Destinations and condition...
11405       BI.setCondition(NewSCC);
11406       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11407       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11408       RemoveFromWorkList(I);
11409       I->eraseFromParent();;
11410       AddToWorkList(NewSCC);
11411       return &BI;
11412     }
11413
11414   return 0;
11415 }
11416
11417 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11418   Value *Cond = SI.getCondition();
11419   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11420     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11421       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11422         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11423         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11424           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11425                                                 AddRHS));
11426         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11427         AddToWorkList(I);
11428         return &SI;
11429       }
11430   }
11431   return 0;
11432 }
11433
11434 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11435   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11436
11437   if (!EV.hasIndices())
11438     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11439
11440   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11441     if (isa<UndefValue>(C))
11442       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11443       
11444     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11445       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11446
11447     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11448       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11449       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11450       if (EV.getNumIndices() > 1)
11451         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11452         // first index
11453         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11454       else
11455         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11456     }
11457     return 0; // Can't handle other constants
11458   } 
11459   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11460     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11461     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11462     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11463          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11464          exti != exte && insi != inse;
11465          ++exti, ++insi) {
11466       if (*insi != *exti)
11467         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11468         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11469         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11470         // operand of the insert. i.e., replace
11471         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11472         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11473         // with
11474         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11475         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11476                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11477     }
11478     if (exti == exte && insi == inse)
11479       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11480       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11481       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11482       // with "i32 42"
11483       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11484     if (exti == exte) {
11485       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11486       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11487       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11488       // with
11489       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11490       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11491       // by switching the order of the insert and extract (though the
11492       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11493       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11494         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11495                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11496         EV);
11497       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11498                                      insi, inse);
11499     }
11500     if (insi == inse)
11501       // The insert list is a prefix of the extract list
11502       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11503       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11504       // i.e., replace
11505       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11506       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11507       // with
11508       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11509       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11510                                       exti, exte);
11511   }
11512   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11513   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11514   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11515   // the value inserted, if appropriate).
11516   return 0;
11517 }
11518
11519 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11520 /// is to leave as a vector operation.
11521 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11522   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11523     return true;
11524   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11525     if (isConstant) return true;
11526     // If all elts are the same, we can extract.
11527     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11528     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11529       if (C->getOperand(i) != Op0)
11530         return false;
11531     return true;
11532   }
11533   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11534   if (!I) return false;
11535   
11536   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11537   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11538   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11539       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11540     return true;
11541   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11542     return true;
11543   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11544     if (BO->hasOneUse() &&
11545         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11546          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11547       return true;
11548   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11549     if (CI->hasOneUse() &&
11550         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11551          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11552       return true;
11553   
11554   return false;
11555 }
11556
11557 /// Read and decode a shufflevector mask.
11558 ///
11559 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11560 /// elements in the input.
11561 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11562   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11563   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11564     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11565   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11566     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11567
11568   std::vector<unsigned> Result;
11569   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11570   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11571     if (isa<UndefValue>(*i))
11572       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11573     else
11574       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11575   return Result;
11576 }
11577
11578 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11579 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11580 /// extracted from the vector.
11581 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11582   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11583   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11584   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11585   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11586     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11587   
11588   if (isa<UndefValue>(V))
11589     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11590   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11591     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11592   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11593     return CP->getOperand(EltNo);
11594   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11595     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11596     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11597       return 0;
11598     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11599     
11600     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11601     // inserted value.
11602     if (EltNo == IIElt) 
11603       return III->getOperand(1);
11604     
11605     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11606     // vector input.
11607     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11608   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11609     unsigned LHSWidth =
11610       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11611     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11612     if (InEl < LHSWidth)
11613       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11614     else if (InEl < LHSWidth*2)
11615       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11616     else
11617       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11618   }
11619   
11620   // Otherwise, we don't know.
11621   return 0;
11622 }
11623
11624 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11625   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11626   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11627     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11628
11629   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11630   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11631     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11632   
11633   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11634     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11635     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11636     // (we do that below, but only when the index is constant).
11637     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11638     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11639       if (C->getOperand(i) != op0) {
11640         op0 = 0; 
11641         break;
11642       }
11643     if (op0)
11644       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11645   }
11646   
11647   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11648   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11649   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11650     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11651     unsigned VectorWidth = 
11652       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11653       
11654     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11655     // crashing the code below.
11656     if (IndexVal >= VectorWidth)
11657       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11658     
11659     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11660     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11661     // property.
11662     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11663       uint64_t UndefElts;
11664       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11665                                                 1 << IndexVal,
11666                                                 UndefElts)) {
11667         EI.setOperand(0, V);
11668         return &EI;
11669       }
11670     }
11671     
11672     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11673       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11674     
11675     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11676     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11677     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11678     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11679       if (const VectorType *VT = 
11680               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11681         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11682           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11683             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11684     }
11685   }
11686   
11687   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11688     if (I->hasOneUse()) {
11689       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11690       // profitable to do so
11691       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11692         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11693         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11694           ExtractElementInst *newEI0 = 
11695             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11696                                    EI.getName()+".lhs");
11697           ExtractElementInst *newEI1 =
11698             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11699                                    EI.getName()+".rhs");
11700           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11701           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11702           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11703         }
11704       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11705         unsigned AS = 
11706           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11707         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11708                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11709         GetElementPtrInst *GEP =
11710           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11711         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11712         return new LoadInst(GEP);
11713       }
11714     }
11715     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11716       // Extracting the inserted element?
11717       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11718         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11719       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11720       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11721       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11722           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11723         AddUsesToWorkList(EI);
11724         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11725         return &EI;
11726       }
11727     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11728       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11729       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11730       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11731         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11732         Value *Src;
11733         unsigned LHSWidth =
11734           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11735
11736         if (SrcIdx < LHSWidth)
11737           Src = SVI->getOperand(0);
11738         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11739           SrcIdx -= LHSWidth;
11740           Src = SVI->getOperand(1);
11741         } else {
11742           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11743         }
11744         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11745       }
11746     }
11747   }
11748   return 0;
11749 }
11750
11751 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11752 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11753 /// Otherwise, return false.
11754 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11755                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11756   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11757          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11758   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11759
11760   if (isa<UndefValue>(V)) {
11761     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11762     return true;
11763   } else if (V == LHS) {
11764     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11765       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11766     return true;
11767   } else if (V == RHS) {
11768     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11769       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11770     return true;
11771   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11772     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11773     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11774     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11775     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11776     
11777     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11778       return false;
11779     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11780     
11781     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11782       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11783       // transitively ok.
11784       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11785         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11786         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11787         return true;
11788       }      
11789     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11790       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11791           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11792         unsigned ExtractedIdx =
11793           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11794         
11795         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11796         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11797           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11798           // transitively ok.
11799           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11800             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11801             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11802               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11803                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11804             } else {
11805               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11806               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11807                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11808               
11809             }
11810             return true;
11811           }
11812         }
11813       }
11814     }
11815   }
11816   // TODO: Handle shufflevector here!
11817   
11818   return false;
11819 }
11820
11821 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11822 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11823 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11824 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11825                                      Value *&RHS) {
11826   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11827          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11828          "Invalid shuffle!");
11829   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11830
11831   if (isa<UndefValue>(V)) {
11832     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11833     return V;
11834   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11835     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11836     return V;
11837   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11838     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11839     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11840     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11841     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11842     
11843     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11844       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11845           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11846         unsigned ExtractedIdx =
11847           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11848         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11849         
11850         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11851         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11852         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11853           RHS = EI->getOperand(0);
11854           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11855           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11856             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11857           return V;
11858         }
11859         
11860         if (VecOp == RHS) {
11861           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11862           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11863           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11864             if (i != InsertedIdx)
11865               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11866           }
11867           return V;
11868         }
11869         
11870         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11871         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11872         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11873           return EI->getOperand(0);
11874         
11875       }
11876     }
11877   }
11878   // TODO: Handle shufflevector here!
11879   
11880   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11881   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11882     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11883   return V;
11884 }
11885
11886 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11887   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11888   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11889   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11890   
11891   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11892   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11893     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11894   
11895   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11896   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11897   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11898     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11899         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11900       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11901       unsigned ExtractedIdx =
11902         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11903       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11904       
11905       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11906         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11907       
11908       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11909         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11910       
11911       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11912       // back into the same place, just use the input vector.
11913       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11914         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11915       
11916       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11917       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11918       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11919       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11920       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11921         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11922         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11923         // Build a new shuffle mask.
11924         std::vector<Constant*> Mask;
11925         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11926           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11927         else {
11928           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11929           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11930                                                        NumVectorElts));
11931         } 
11932         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11933         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11934                                      ConstantVector::get(Mask));
11935       }
11936       
11937       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11938       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11939       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11940         std::vector<Constant*> Mask;
11941         Value *RHS = 0;
11942         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11943         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11944         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11945         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11946       }
11947     }
11948   }
11949
11950   return 0;
11951 }
11952
11953
11954 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11955   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11956   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11957   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11958
11959   bool MadeChange = false;
11960
11961   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11962   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11963     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11964
11965   uint64_t UndefElts;
11966   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11967
11968   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
11969     return 0;
11970
11971   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11972   if (VWidth <= 64 &&
11973       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11974     LHS = SVI.getOperand(0);
11975     RHS = SVI.getOperand(1);
11976     MadeChange = true;
11977   }
11978   
11979   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11980   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11981   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11982     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11983       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11984       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11985     }
11986     
11987     // Remap any references to RHS to use LHS.
11988     std::vector<Constant*> Elts;
11989     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11990       if (Mask[i] >= 2*e)
11991         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11992       else {
11993         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11994             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11995           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11996           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11997         } else {
11998           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11999           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
12000         }
12001       }
12002     }
12003     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
12004     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
12005     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
12006     LHS = SVI.getOperand(0);
12007     RHS = SVI.getOperand(1);
12008     MadeChange = true;
12009   }
12010   
12011   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
12012   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
12013     
12014   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
12015     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
12016     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
12017     isLHSID &= (Mask[i] == i);
12018       
12019     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
12020     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
12021   }
12022
12023   // Eliminate identity shuffles.
12024   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
12025   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
12026   
12027   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
12028   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
12029   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
12030   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
12031   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
12032   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
12033   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
12034   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
12035   // (splat(splat)) -> splat.
12036   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
12037     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
12038       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
12039
12040       std::vector<unsigned> NewMask;
12041       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
12042         if (Mask[i] >= 2*e)
12043           NewMask.push_back(2*e);
12044         else
12045           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
12046       
12047       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
12048       // the replacement.
12049       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
12050         std::vector<Constant*> Elts;
12051         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
12052           if (NewMask[i] >= e*2) {
12053             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
12054           } else {
12055             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
12056           }
12057         }
12058         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
12059                                      LHSSVI->getOperand(1),
12060                                      ConstantVector::get(Elts));
12061       }
12062     }
12063   }
12064
12065   return MadeChange ? &SVI : 0;
12066 }
12067
12068
12069
12070
12071 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
12072 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
12073 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
12074 /// end of its block.
12075 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
12076   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
12077
12078   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
12079   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
12080     return false;
12081
12082   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
12083   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
12084         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
12085     return false;
12086
12087   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
12088   // the end of block that could change the value.
12089   if (I->mayReadFromMemory()) {
12090     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
12091          Scan != E; ++Scan)
12092       if (Scan->mayWriteToMemory())
12093         return false;
12094   }
12095
12096   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
12097
12098   I->moveBefore(InsertPos);
12099   ++NumSunkInst;
12100   return true;
12101 }
12102
12103
12104 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
12105 /// all reachable code to the worklist.
12106 ///
12107 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
12108 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
12109 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
12110 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
12111 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
12112 ///
12113 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
12114                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
12115                                        InstCombiner &IC,
12116                                        const TargetData *TD) {
12117   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
12118   Worklist.push_back(BB);
12119
12120   while (!Worklist.empty()) {
12121     BB = Worklist.back();
12122     Worklist.pop_back();
12123     
12124     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
12125     if (!Visited.insert(BB)) continue;
12126
12127     DbgInfoIntrinsic *DBI_Prev = NULL;
12128     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
12129       Instruction *Inst = BBI++;
12130       
12131       // DCE instruction if trivially dead.
12132       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
12133         ++NumDeadInst;
12134         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
12135         Inst->eraseFromParent();
12136         continue;
12137       }
12138       
12139       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12140       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12141         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
12142         Inst->replaceAllUsesWith(C);
12143         ++NumConstProp;
12144         Inst->eraseFromParent();
12145         continue;
12146       }
12147      
12148       // If there are two consecutive llvm.dbg.stoppoint calls then
12149       // it is likely that the optimizer deleted code in between these
12150       // two intrinsics. 
12151       DbgInfoIntrinsic *DBI_Next = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(Inst);
12152       if (DBI_Next) {
12153         if (DBI_Prev
12154             && DBI_Prev->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint
12155             && DBI_Next->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint) {
12156           IC.RemoveFromWorkList(DBI_Prev);
12157           DBI_Prev->eraseFromParent();
12158         }
12159         DBI_Prev = DBI_Next;
12160       }
12161
12162       IC.AddToWorkList(Inst);
12163     }
12164
12165     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12166     // constant, only visit the reachable successor.
12167     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12168     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12169       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12170         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12171         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12172         Worklist.push_back(ReachableBB);
12173         continue;
12174       }
12175     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12176       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12177         // See if this is an explicit destination.
12178         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12179           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12180             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12181             Worklist.push_back(ReachableBB);
12182             continue;
12183           }
12184         
12185         // Otherwise it is the default destination.
12186         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12187         continue;
12188       }
12189     }
12190     
12191     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12192       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12193   }
12194 }
12195
12196 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12197   bool Changed = false;
12198   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12199   
12200   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12201              << F.getNameStr() << "\n");
12202
12203   {
12204     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12205     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12206     // track of which blocks we visit.
12207     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12208     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12209
12210     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12211     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12212     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12213     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12214       if (!Visited.count(BB)) {
12215         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12216         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12217           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12218
12219           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12220           ++NumDeadInst;
12221
12222           if (!I->use_empty())
12223             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12224           I->eraseFromParent();
12225         }
12226       }
12227   }
12228
12229   while (!Worklist.empty()) {
12230     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12231     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12232
12233     // Check to see if we can DCE the instruction.
12234     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12235       // Add operands to the worklist.
12236       if (I->getNumOperands() < 4)
12237         AddUsesToWorkList(*I);
12238       ++NumDeadInst;
12239
12240       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12241
12242       I->eraseFromParent();
12243       RemoveFromWorkList(I);
12244       continue;
12245     }
12246
12247     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12248     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12249       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12250
12251       // Add operands to the worklist.
12252       AddUsesToWorkList(*I);
12253       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12254
12255       ++NumConstProp;
12256       I->eraseFromParent();
12257       RemoveFromWorkList(I);
12258       continue;
12259     }
12260
12261     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12262       // See if we can constant fold its operands.
12263       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12264         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12265           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12266             i->set(NewC);
12267         }
12268       }
12269     }
12270
12271     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12272     if (I->hasOneUse()) {
12273       BasicBlock *BB = I->getParent();
12274       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12275       if (UserParent != BB) {
12276         bool UserIsSuccessor = false;
12277         // See if the user is one of our successors.
12278         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12279           if (*SI == UserParent) {
12280             UserIsSuccessor = true;
12281             break;
12282           }
12283
12284         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12285         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12286         // otherwise), we can keep going.
12287         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12288             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12289           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12290           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12291       }
12292     }
12293
12294     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12295 #ifndef NDEBUG
12296     std::string OrigI;
12297 #endif
12298     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12299     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12300       ++NumCombined;
12301       // Should we replace the old instruction with a new one?
12302       if (Result != I) {
12303         DOUT << "IC: Old = " << *I
12304              << "    New = " << *Result;
12305
12306         // Everything uses the new instruction now.
12307         I->replaceAllUsesWith(Result);
12308
12309         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12310         AddToWorkList(Result);
12311         AddUsersToWorkList(*Result);
12312
12313         // Move the name to the new instruction first.
12314         Result->takeName(I);
12315
12316         // Insert the new instruction into the basic block...
12317         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12318         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12319
12320         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12321           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12322             ++InsertPos;
12323
12324         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12325
12326         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12327         // use counts.
12328         AddUsesToWorkList(*I);
12329
12330         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12331         // we do not process an instruction that has been deleted.
12332         RemoveFromWorkList(I);
12333
12334         // Erase the old instruction.
12335         InstParent->getInstList().erase(I);
12336       } else {
12337 #ifndef NDEBUG
12338         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12339              << "    New = " << *I;
12340 #endif
12341
12342         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12343         // if so, remove it.
12344         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12345           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12346           // use counts.
12347           AddUsesToWorkList(*I);
12348
12349           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12350           // occurrences of this instruction.
12351           RemoveFromWorkList(I);
12352           I->eraseFromParent();
12353         } else {
12354           AddToWorkList(I);
12355           AddUsersToWorkList(*I);
12356         }
12357       }
12358       Changed = true;
12359     }
12360   }
12361
12362   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12363     
12364   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12365   WorklistMap.clear();
12366   return Changed;
12367 }
12368
12369
12370 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12371   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12372   
12373   bool EverMadeChange = false;
12374
12375   // Iterate while there is work to do.
12376   unsigned Iteration = 0;
12377   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12378     EverMadeChange = true;
12379   return EverMadeChange;
12380 }
12381
12382 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12383   return new InstCombiner();
12384 }
12385
12386