lib/Transforms/Scalar/InstructionCombining.cpp

   1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
  11 // instructions.  This pass does not modify the CFG This pass is where algebraic
  12 // simplification happens.
  13 //
  14 // This pass combines things like:
  15 //    %Y = add int %X, 1
  16 //    %Z = add int %Y, 1
  17 // into:
  18 //    %Z = add int %X, 2
  19 //
  20 // This is a simple worklist driven algorithm.
  21 //
  22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
  23 // the program:
  24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
  25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
  26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
  27 //    3. SetCC instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
  28 //    4. All SetCC instructions on boolean values are replaced with logical ops
  29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
  30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
  31 //       shifts.
  32 //   ... etc.
  33 //
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
  37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
  39 #include "llvm/Pass.h"
  40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  43 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
  44 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
  45 #include "llvm/Support/CallSite.h"
  46 #include "llvm/Support/Debug.h"
  47 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
  48 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
  49 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  50 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
  51 #include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
  52 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  53 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  54 #include <algorithm>
  55 #include <iostream>
  56 using namespace llvm;
  57 using namespace llvm::PatternMatch;
  58
  59 namespace {
  60   Statistic<> NumCombined ("instcombine", "Number of insts combined");
  61   Statistic<> NumConstProp("instcombine", "Number of constant folds");
  62   Statistic<> NumDeadInst ("instcombine", "Number of dead inst eliminated");
  63   Statistic<> NumSunkInst ("instcombine", "Number of instructions sunk");
  64
  65   class InstCombiner : public FunctionPass,
  66                        public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
  67     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
  68     std::vector<Instruction*> WorkList;
  69     TargetData *TD;
  70
  71     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
  72     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
  73     /// now.
  74     ///
  75     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
  76       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
  77            UI != UE; ++UI)
  78         WorkList.push_back(cast<Instruction>(*UI));
  79     }
  80
  81     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
  82     /// the work lists because they might get more simplified now.
  83     ///
  84     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
  85       for (unsigned i = 0, e = I.getNumOperands(); i != e; ++i)
  86         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(i)))
  87           WorkList.push_back(Op);
  88     }
  89
  90     // removeFromWorkList - remove all instances of I from the worklist.
  91     void removeFromWorkList(Instruction *I);
  92   public:
  93     virtual bool runOnFunction(Function &F);
  94
  95     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  96       AU.addRequired<TargetData>();
  97       AU.setPreservesCFG();
  98     }
  99
 100     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
 101
 102     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
 103     // instruction types.  The semantics are as follows:
 104     // Return Value:
 105     //    null        - No change was made
 106     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
 107     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
 108     //
 109     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
 110     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
 111     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
 112     Instruction *visitDiv(BinaryOperator &I);
 113     Instruction *visitRem(BinaryOperator &I);
 114     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
 115     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
 116     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
 117     Instruction *visitSetCondInst(SetCondInst &I);
 118     Instruction *visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI);
 119
 120     Instruction *FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
 121                               Instruction::BinaryOps Cond, Instruction &I);
 122     Instruction *visitShiftInst(ShiftInst &I);
 123     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantUInt *Op1,
 124                                      ShiftInst &I);
 125     Instruction *visitCastInst(CastInst &CI);
 126     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
 127                                 Instruction *FI);
 128     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &CI);
 129     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
 130     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
 131     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
 132     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
 133     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
 134     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
 135     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
 136     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
 137     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
 138     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
 139     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
 140
 141     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
 142     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
 143
 144   private:
 145     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
 146     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
 147
 148   public:
 149     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
 150     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
 151     //
 152     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
 153       assert(New && New->getParent() == 0 &&
 154              "New instruction already inserted into a basic block!");
 155       BasicBlock *BB = Old.getParent();
 156       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
 157       WorkList.push_back(New);              // Add to worklist
 158       return New;
 159     }
 160
 161     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
 162     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
 163     /// cast.
 164     Value *InsertCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
 165       if (V->getType() == Ty) return V;
 166
 167       Instruction *C = new CastInst(V, Ty, V->getName(), &Pos);
 168       WorkList.push_back(C);
 169       return C;
 170     }
 171
 172     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
 173     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
 174     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
 175     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
 176     // modified.
 177     //
 178     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
 179       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
 180       if (&I != V) {
 181         I.replaceAllUsesWith(V);
 182         return &I;
 183       } else {
 184         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
 185         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
 186         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
 187         return &I;
 188       }
 189     }
 190
 191     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
 192     // found to be replacable with another preexisting expression or was
 193     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
 194     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
 195     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
 196     //
 197     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
 198       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
 199       if (Old != New)
 200         Old->replaceAllUsesWith(New);
 201       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
 202         WorkList.push_back(I);
 203       return true;
 204     }
 205
 206     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
 207     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
 208     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
 209     // this function.
 210     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
 211       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
 212       AddUsesToWorkList(I);
 213       removeFromWorkList(&I);
 214       I.eraseFromParent();
 215       return 0;  // Don't do anything with FI
 216     }
 217
 218   private:
 219     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
 220     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
 221     /// casts that are known to not do anything...
 222     ///
 223     Value *InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
 224                                    Instruction *InsertBefore);
 225
 226     // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 227     // operators.
 228     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
 229
 230     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t Mask, unsigned Depth = 0);
 231
 232     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
 233     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
 234     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
 235     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
 236
 237     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
 238     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
 239     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
 240     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
 241
 242     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantIntegral *OpRHS,
 243                           ConstantIntegral *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
 244
 245     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantIntegral *Mask,
 246                               bool isSub, Instruction &I);
 247     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
 248                                  bool Inside, Instruction &IB);
 249     Instruction *PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI, AllocationInst &AI);
 250   };
 251
 252   RegisterOpt<InstCombiner> X("instcombine", "Combine redundant instructions");
 253 }
 254
 255 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
 256 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
 257 static unsigned getComplexity(Value *V) {
 258   if (isa<Instruction>(V)) {
 259     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
 260       return 3;
 261     return 4;
 262   }
 263   if (isa<Argument>(V)) return 3;
 264   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
 265 }
 266
 267 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
 268 // it.
 269 static bool isOnlyUse(Value *V) {
 270   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
 271 }
 272
 273 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
 274 // though a va_arg area...
 275 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
 276   switch (Ty->getTypeID()) {
 277   case Type::SByteTyID:
 278   case Type::ShortTyID:  return Type::IntTy;
 279   case Type::UByteTyID:
 280   case Type::UShortTyID: return Type::UIntTy;
 281   case Type::FloatTyID:  return Type::DoubleTy;
 282   default:               return Ty;
 283   }
 284 }
 285
 286 /// isCast - If the specified operand is a CastInst or a constant expr cast,
 287 /// return the operand value, otherwise return null.
 288 static Value *isCast(Value *V) {
 289   if (CastInst *I = dyn_cast<CastInst>(V))
 290     return I->getOperand(0);
 291   else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 292     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
 293       return CE->getOperand(0);
 294   return 0;
 295 }
 296
 297 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
 298 // operators:
 299 //
 300 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
 301 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
 302 //     binary operators.
 303 //
 304 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
 305 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 306 //
 307 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
 308   bool Changed = false;
 309   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
 310     Changed = !I.swapOperands();
 311
 312   if (!I.isAssociative()) return Changed;
 313   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
 314   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
 315     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
 316       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
 317         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
 318                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
 319                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
 320         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
 321         I.setOperand(1, Folded);
 322         return true;
 323       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
 324         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
 325             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
 326           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
 327           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
 328
 329           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
 330           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
 331           Instruction *New = BinaryOperator::create(Opcode, Op->getOperand(0),
 332                                                     Op1->getOperand(0),
 333                                                     Op1->getName(), &I);
 334           WorkList.push_back(New);
 335           I.setOperand(0, New);
 336           I.setOperand(1, Folded);
 337           return true;
 338         }
 339     }
 340   return Changed;
 341 }
 342
 343 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
 344 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
 345 //
 346 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
 347   if (BinaryOperator::isNeg(V))
 348     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
 349
 350   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
 351   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
 352     return ConstantExpr::getNeg(C);
 353   return 0;
 354 }
 355
 356 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
 357   if (BinaryOperator::isNot(V))
 358     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
 359
 360   // Constants can be considered to be not'ed values...
 361   if (ConstantIntegral *C = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 362     return ConstantExpr::getNot(C);
 363   return 0;
 364 }
 365
 366 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
 367 // other computations (because it has a constant operand), return the
 368 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
 369 // Otherwise, return null.
 370 //
 371 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
 372   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
 373     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 374       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
 375         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
 376           return I->getOperand(0);
 377       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
 378         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
 379           // The multiplier is really 1 << CST.
 380           Constant *One = ConstantInt::get(V->getType(), 1);
 381           CST = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getShl(One, CST));
 382           return I->getOperand(0);
 383         }
 384     }
 385   return 0;
 386 }
 387
 388 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
 389 /// expression, return it.
 390 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
 391   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
 392   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
 393     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
 394       return cast<User>(V);
 395   return false;
 396 }
 397
 398 // AddOne, SubOne - Add or subtract a constant one from an integer constant...
 399 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
 400   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(C,
 401                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 402 }
 403 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
 404   return cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(C,
 405                                          ConstantInt::get(C->getType(), 1)));
 406 }
 407
 408 /// MaskedValueIsZero - Return true if 'V & Mask' is known to be zero.  We use
 409 /// this predicate to simplify operations downstream.  V and Mask are known to
 410 /// be the same type.
 411 static bool MaskedValueIsZero(Value *V, ConstantIntegral *Mask,
 412                               unsigned Depth = 0) {
 413   // Note, we cannot consider 'undef' to be "IsZero" here.  The problem is that
 414   // we cannot optimize based on the assumption that it is zero without changing
 415   // to to an explicit zero.  If we don't change it to zero, other code could
 416   // optimized based on the contradictory assumption that it is non-zero.
 417   // Because instcombine aggressively folds operations with undef args anyway,
 418   // this won't lose us code quality.
 419   if (Mask->isNullValue())
 420     return true;
 421   if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(V))
 422     return ConstantExpr::getAnd(CI, Mask)->isNullValue();
 423
 424   if (Depth == 6) return false;  // Limit search depth.
 425
 426   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
 427     switch (I->getOpcode()) {
 428     case Instruction::And:
 429       // (X & C1) & C2 == 0   iff   C1 & C2 == 0.
 430       if (ConstantIntegral *CI = dyn_cast<ConstantIntegral>(I->getOperand(1))) {
 431         ConstantIntegral *C1C2 =
 432           cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getAnd(CI, Mask));
 433         if (MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), C1C2, Depth+1))
 434           return true;
 435       }
 436       // If either the LHS or the RHS are MaskedValueIsZero, the result is zero.
 437       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask, Depth+1) ||
 438              MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 439     case Instruction::Or:
 440     case Instruction::Xor:
 441       // If the LHS and the RHS are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
 442       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask, Depth+1) &&
 443              MaskedValueIsZero(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 444     case Instruction::Select:
 445       // If the T and F values are MaskedValueIsZero, the result is also zero.
 446       return MaskedValueIsZero(I->getOperand(2), Mask, Depth+1) &&
 447              MaskedValueIsZero(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 448     case Instruction::Cast: {
 449       const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 450       if (SrcTy == Type::BoolTy)
 451         return (Mask->getRawValue() & 1) == 0;
 452
 453       if (SrcTy->isInteger()) {
 454         // (cast <ty> X to int) & C2 == 0  iff <ty> could not have contained C2.
 455         if (SrcTy->isUnsigned() &&                      // Only handle zero ext.
 456             ConstantExpr::getCast(Mask, SrcTy)->isNullValue())
 457           return true;
 458
 459         // If this is a noop cast, recurse.
 460         if ((SrcTy->isSigned() && SrcTy->getUnsignedVersion() == I->getType())||
 461             SrcTy->getSignedVersion() == I->getType()) {
 462           Constant *NewMask =
 463           ConstantExpr::getCast(Mask, I->getOperand(0)->getType());
 464           return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 465                                    cast<ConstantIntegral>(NewMask), Depth+1);
 466         }
 467       }
 468       break;
 469     }
 470     case Instruction::Shl:
 471       // (shl X, C1) & C2 == 0   iff   (X & C2 >>u C1) == 0
 472       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
 473         return MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
 474                     cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getUShr(Mask, SA)),
 475                                  Depth+1);
 476       break;
 477     case Instruction::Shr:
 478       // (ushr X, C1) & C2 == 0   iff  (-1 >> C1) & C2 == 0
 479       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
 480         if (I->getType()->isUnsigned()) {
 481           Constant *C1 = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I->getType());
 482           C1 = ConstantExpr::getShr(C1, SA);
 483           C1 = ConstantExpr::getAnd(C1, Mask);
 484           if (C1->isNullValue())
 485             return true;
 486         }
 487       break;
 488     }
 489   }
 490
 491   return false;
 492 }
 493
 494 /// SimplifyDemandedBits - Look at V.  At this point, we know that only the Mask
 495 /// bits of the result of V are ever used downstream.  If we can use this
 496 /// information to simplify V, return V and set NewVal to the new value we
 497 /// should use in V's place.
 498 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, uint64_t Mask,
 499                                         unsigned Depth) {
 500   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
 501     if (Depth != 0)         // Not at the root.
 502       return false;
 503     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
 504     // just set the Mask to all bits.
 505     Mask = V->getType()->getIntegralTypeMask();
 506   } else if (Mask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
 507     return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(V->getType()));
 508   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
 509     return false;
 510   }
 511
 512   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
 513   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
 514
 515   switch (I->getOpcode()) {
 516   default: break;
 517   case Instruction::And:
 518     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 519       // Only demanding an intersection of the bits.
 520       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), RHS->getRawValue() & Mask,
 521                                Depth+1))
 522         return true;
 523       if (~Mask & RHS->getRawValue()) {
 524         // If this is producing any bits that are not needed, simplify the RHS.
 525         if (I->getType()->isSigned()) {
 526           int64_t Val = Mask & cast<ConstantSInt>(RHS)->getValue();
 527           I->setOperand(1, ConstantSInt::get(I->getType(), Val));
 528         } else {
 529           uint64_t Val = Mask & cast<ConstantUInt>(RHS)->getValue();
 530           I->setOperand(1, ConstantUInt::get(I->getType(), Val));
 531         }
 532         return UpdateValueUsesWith(I, I);
 533       }
 534     }
 535     // Walk the LHS and the RHS.
 536     return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1) ||
 537            SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 538   case Instruction::Or:
 539   case Instruction::Xor:
 540     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
 541       // If none of the [x]or'd in bits are demanded, don't both with the [x]or.
 542       if ((Mask & RHS->getRawValue()) == 0)
 543         return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
 544
 545       // Otherwise, for an OR, we only demand those bits not set by the OR.
 546       if (I->getOpcode() == Instruction::Or)
 547         Mask &= ~RHS->getRawValue();
 548       return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 549     }
 550     // Walk the LHS and the RHS.
 551     return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1) ||
 552            SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 553   case Instruction::Cast: {
 554     const Type *SrcTy = I->getOperand(0)->getType();
 555     if (SrcTy == Type::BoolTy)
 556       return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask&1, Depth+1);
 557
 558     if (!SrcTy->isInteger()) return false;
 559
 560     unsigned SrcBits = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
 561     // If this is a sign-extend, treat specially.
 562     if (SrcTy->isSigned() &&
 563         SrcBits < I->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
 564       // If none of the top bits are demanded, convert this into an unsigned
 565       // extend instead of a sign extend.
 566       if ((Mask & ((1ULL << SrcBits)-1)) == 0) {
 567         // Convert to unsigned first.
 568         Value *NewVal;
 569         NewVal = new CastInst(I->getOperand(0), SrcTy->getUnsignedVersion(),
 570                               I->getOperand(0)->getName(), I);
 571         NewVal = new CastInst(I->getOperand(0), I->getType(), I->getName());
 572         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
 573       }
 574
 575       // Otherwise, the high-bits *are* demanded.  This means that the code
 576       // implicitly demands computation of the sign bit of the input, make sure
 577       // we explicitly include it in Mask.
 578       Mask |= 1ULL << (SrcBits-1);
 579     }
 580
 581     // If this is an extension, the top bits are ignored.
 582     Mask &= SrcTy->getIntegralTypeMask();
 583     return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 584   }
 585   case Instruction::Select:
 586     // Simplify the T and F values if they are not demanded.
 587     return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), Mask, Depth+1) ||
 588            SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), Mask, Depth+1);
 589   case Instruction::Shl:
 590     // We only demand the low bits of the input.
 591     if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1)))
 592       return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask >> SA->getValue(),
 593                                   Depth+1);
 594     break;
 595   case Instruction::Shr:
 596     // We only demand the high bits of the input.
 597     if (I->getType()->isUnsigned())
 598       if (ConstantUInt *SA = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
 599         Mask <<= SA->getValue();
 600         Mask &= I->getType()->getIntegralTypeMask();
 601         return SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask, Depth+1);
 602       }
 603     // FIXME: handle signed shr, demanding the appropriate bits.  If the top
 604     // bits aren't demanded, strength reduce to a logical SHR instead.
 605     break;
 606   }
 607   return false;
 608 }
 609
 610 // isTrueWhenEqual - Return true if the specified setcondinst instruction is
 611 // true when both operands are equal...
 612 //
 613 static bool isTrueWhenEqual(Instruction &I) {
 614   return I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
 615          I.getOpcode() == Instruction::SetGE ||
 616          I.getOpcode() == Instruction::SetLE;
 617 }
 618
 619 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
 620 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
 621 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
 622 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
 623 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
 624 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
 625 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
 626 ///
 627 template<typename Functor>
 628 Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
 629   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
 630   Value *LHS = Root.getOperand(0);
 631
 632   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
 633   if (F.shouldApply(LHS))
 634     return F.apply(Root);
 635
 636   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
 637   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
 638   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
 639     // Should we apply this transform to the RHS?
 640     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
 641
 642     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
 643     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
 644       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
 645       ShouldApply = true;
 646     }
 647
 648     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
 649     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
 650     if (ShouldApply) {
 651       BasicBlock *BB = Root.getParent();
 652
 653       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
 654       // and perform the reassociation.
 655       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
 656
 657       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
 658       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
 659
 660       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
 661       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
 662       if (&Root == TmpLHSI) {
 663         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
 664         return 0;
 665       }
 666       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
 667       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
 668       TmpLHSI->getParent()->getInstList().remove(TmpLHSI);
 669       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
 670       BB->getInstList().insert(ARI, TmpLHSI);    // Move TmpLHSI to after Root
 671       ARI = Root;
 672
 673       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
 674       // get to LHSI.
 675       while (TmpLHSI != LHSI) {
 676         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
 677         // Move the instruction to immediately before the chain we are
 678         // constructing to avoid breaking dominance properties.
 679         NextLHSI->getParent()->getInstList().remove(NextLHSI);
 680         BB->getInstList().insert(ARI, NextLHSI);
 681         ARI = NextLHSI;
 682
 683         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
 684         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
 685         TmpLHSI = NextLHSI;
 686         ExtraOperand = NextOp;
 687       }
 688
 689       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
 690       // the transformation...
 691       return F.apply(Root);
 692     }
 693
 694     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
 695   }
 696   return 0;
 697 }
 698
 699
 700 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
 701 struct AddRHS {
 702   Value *RHS;
 703   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
 704   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
 705   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 706     return new ShiftInst(Instruction::Shl, Add.getOperand(0),
 707                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 1));
 708   }
 709 };
 710
 711 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
 712 //                 iff C1&C2 == 0
 713 struct AddMaskingAnd {
 714   Constant *C2;
 715   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
 716   bool shouldApply(Value *LHS) const {
 717     ConstantInt *C1;
 718     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
 719            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
 720   }
 721   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
 722     return BinaryOperator::createOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
 723   }
 724 };
 725
 726 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
 727                                              InstCombiner *IC) {
 728   if (isa<CastInst>(I)) {
 729     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
 730       return ConstantExpr::getCast(SOC, I.getType());
 731
 732     return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(SO, I.getType(),
 733                                                 SO->getName() + ".cast"), I);
 734   }
 735
 736   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
 737   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
 738   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
 739
 740   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
 741     if (ConstIsRHS)
 742       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
 743     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
 744   }
 745
 746   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
 747   if (!ConstIsRHS)
 748     std::swap(Op0, Op1);
 749   Instruction *New;
 750   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
 751     New = BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
 752   else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(&I))
 753     New = new ShiftInst(SI->getOpcode(), Op0, Op1, SO->getName()+".sh");
 754   else {
 755     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
 756     abort();
 757   }
 758   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
 759 }
 760
 761 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
 762 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
 763 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
 764 // not have a second operand.
 765 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
 766                                      InstCombiner *IC) {
 767   // Don't modify shared select instructions
 768   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
 769   Value *TV = SI->getOperand(1);
 770   Value *FV = SI->getOperand(2);
 771
 772   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
 773     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
 774     if (SI->getType() == Type::BoolTy) return 0;
 775
 776     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
 777     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
 778
 779     return new SelectInst(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
 780                           SelectFalseVal);
 781   }
 782   return 0;
 783 }
 784
 785
 786 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
 787 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
 788 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
 789 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
 790   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
 791   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
 792   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0 ||
 793       !isa<Constant>(PN->getIncomingValue(0))) return 0;
 794
 795   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If not, we
 796   // cannot do the transformation.
 797   for (unsigned i = 1; i != NumPHIValues; ++i)
 798     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i)))
 799       return 0;
 800
 801   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
 802   PHINode *NewPN = new PHINode(I.getType(), I.getName());
 803   I.setName("");
 804   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
 805   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
 806
 807   // Next, add all of the operands to the PHI.
 808   if (I.getNumOperands() == 2) {
 809     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
 810     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 811       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 812       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InV, C),
 813                          PN->getIncomingBlock(i));
 814     }
 815   } else {
 816     assert(isa<CastInst>(I) && "Unary op should be a cast!");
 817     const Type *RetTy = I.getType();
 818     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
 819       Constant *InV = cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i));
 820       NewPN->addIncoming(ConstantExpr::getCast(InV, RetTy),
 821                          PN->getIncomingBlock(i));
 822     }
 823   }
 824   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
 825 }
 826
 827 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
 828   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
 829   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
 830
 831   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
 832     // X + undef -> undef
 833     if (isa<UndefValue>(RHS))
 834       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
 835
 836     // X + 0 --> X
 837     if (!I.getType()->isFloatingPoint()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
 838       if (RHSC->isNullValue())
 839         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 840     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
 841       if (CFP->isExactlyValue(-0.0))
 842         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
 843     }
 844
 845     // X + (signbit) --> X ^ signbit
 846     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
 847       uint64_t Val = CI->getRawValue() & CI->getType()->getIntegralTypeMask();
 848       if (Val == (1ULL << (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1)))
 849         return BinaryOperator::createXor(LHS, RHS);
 850     }
 851
 852     if (isa<PHINode>(LHS))
 853       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
 854         return NV;
 855
 856     ConstantInt *XorRHS = 0;
 857     Value *XorLHS = 0;
 858     if (match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
 859       unsigned TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 860       int64_t  RHSSExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getSExtValue();
 861       uint64_t RHSZExt = cast<ConstantInt>(RHSC)->getZExtValue();
 862
 863       uint64_t C0080Val = 1ULL << 31;
 864       int64_t CFF80Val = -C0080Val;
 865       unsigned Size = 32;
 866       do {
 867         if (TySizeBits > Size) {
 868           bool Found = false;
 869           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
 870           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
 871           if (RHSSExt == CFF80Val) {
 872             if (XorRHS->getZExtValue() == C0080Val)
 873               Found = true;
 874           } else if (RHSZExt == C0080Val) {
 875             if (XorRHS->getSExtValue() == CFF80Val)
 876               Found = true;
 877           }
 878           if (Found) {
 879             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
 880             Constant *Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(XorLHS->getType());
 881             Mask = ConstantExpr::getShl(Mask,
 882                          ConstantInt::get(Type::UByteTy, 64-(TySizeBits-Size)));
 883             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, cast<ConstantInt>(Mask)))
 884               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
 885             goto FoundSExt;
 886           }
 887         }
 888         Size >>= 1;
 889         C0080Val >>= Size;
 890         CFF80Val >>= Size;
 891       } while (Size >= 8);
 892
 893 FoundSExt:
 894       const Type *MiddleType = 0;
 895       switch (Size) {
 896       default: break;
 897       case 32: MiddleType = Type::IntTy; break;
 898       case 16: MiddleType = Type::ShortTy; break;
 899       case 8:  MiddleType = Type::SByteTy; break;
 900       }
 901       if (MiddleType) {
 902         Instruction *NewTrunc = new CastInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
 903         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
 904         return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
 905       }
 906     }
 907   }
 908
 909   // X + X --> X << 1
 910   if (I.getType()->isInteger()) {
 911     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
 912
 913     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
 914       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 915         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
 916           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
 917     }
 918     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
 919       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
 920         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
 921           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
 922     }
 923   }
 924
 925   // -A + B  -->  B - A
 926   if (Value *V = dyn_castNegVal(LHS))
 927     return BinaryOperator::createSub(RHS, V);
 928
 929   // A + -B  -->  A - B
 930   if (!isa<Constant>(RHS))
 931     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
 932       return BinaryOperator::createSub(LHS, V);
 933
 934
 935   ConstantInt *C2;
 936   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
 937     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
 938       return BinaryOperator::createMul(RHS, AddOne(C2));
 939
 940     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
 941     ConstantInt *C1;
 942     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
 943       return BinaryOperator::createMul(X, ConstantExpr::getAdd(C1, C2));
 944   }
 945
 946   // X + X*C --> X * (C+1)
 947   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
 948     return BinaryOperator::createMul(LHS, AddOne(C2));
 949
 950
 951   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
 952   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
 953     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2))) return R;
 954
 955   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
 956     Value *X = 0;
 957     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X)))) {   // ~X + C --> (C-1) - X
 958       Constant *C= ConstantExpr::getSub(CRHS, ConstantInt::get(I.getType(), 1));
 959       return BinaryOperator::createSub(C, X);
 960     }
 961
 962     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
 963     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
 964       Constant *Anded = ConstantExpr::getAnd(CRHS, C2);
 965       if (Anded == CRHS) {
 966         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
 967         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
 968         uint64_t AddRHSV = CRHS->getRawValue();
 969
 970         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
 971         uint64_t AddRHSHighBits = ~((AddRHSV & -AddRHSV)-1);
 972         AddRHSHighBits &= C2->getType()->getIntegralTypeMask();
 973
 974         // See if the and mask includes all of these bits.
 975         uint64_t AddRHSHighBitsAnd = AddRHSHighBits & C2->getRawValue();
 976
 977         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
 978           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
 979           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(X, CRHS,
 980                                                             LHS->getName()), I);
 981           return BinaryOperator::createAnd(NewAdd, C2);
 982         }
 983       }
 984     }
 985
 986     // Try to fold constant add into select arguments.
 987     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
 988       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
 989         return R;
 990   }
 991
 992   return Changed ? &I : 0;
 993 }
 994
 995 // isSignBit - Return true if the value represented by the constant only has the
 996 // highest order bit set.
 997 static bool isSignBit(ConstantInt *CI) {
 998   unsigned NumBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
 999   return (CI->getRawValue() & (~0ULL >> (64-NumBits))) == (1ULL << (NumBits-1));
1000 }
1001
1002 /// RemoveNoopCast - Strip off nonconverting casts from the value.
1003 ///
1004 static Value *RemoveNoopCast(Value *V) {
1005   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V)) {
1006     const Type *CTy = CI->getType();
1007     const Type *OpTy = CI->getOperand(0)->getType();
1008     if (CTy->isInteger() && OpTy->isInteger()) {
1009       if (CTy->getPrimitiveSizeInBits() == OpTy->getPrimitiveSizeInBits())
1010         return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1011     } else if (isa<PointerType>(CTy) && isa<PointerType>(OpTy))
1012       return RemoveNoopCast(CI->getOperand(0));
1013   }
1014   return V;
1015 }
1016
1017 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
1018   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1019
1020   if (Op0 == Op1)         // sub X, X  -> 0
1021     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1022
1023   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
1024   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
1025     return BinaryOperator::createAdd(Op0, V);
1026
1027   if (isa<UndefValue>(Op0))
1028     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
1029   if (isa<UndefValue>(Op1))
1030     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
1031
1032   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
1033     // Replace (-1 - A) with (~A)...
1034     if (C->isAllOnesValue())
1035       return BinaryOperator::createNot(Op1);
1036
1037     // C - ~X == X + (1+C)
1038     Value *X = 0;
1039     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
1040       return BinaryOperator::createAdd(X,
1041                     ConstantExpr::getAdd(C, ConstantInt::get(I.getType(), 1)));
1042     // -((uint)X >> 31) -> ((int)X >> 31)
1043     // -((int)X >> 31) -> ((uint)X >> 31)
1044     if (C->isNullValue()) {
1045       Value *NoopCastedRHS = RemoveNoopCast(Op1);
1046       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(NoopCastedRHS))
1047         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shr)
1048           if (ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1))) {
1049             const Type *NewTy;
1050             if (SI->getType()->isSigned())
1051               NewTy = SI->getType()->getUnsignedVersion();
1052             else
1053               NewTy = SI->getType()->getSignedVersion();
1054             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
1055             if (CU->getValue() == SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
1056               // Ok, the transformation is safe.  Insert a cast of the incoming
1057               // value, then the new shift, then the new cast.
1058               Instruction *FirstCast = new CastInst(SI->getOperand(0), NewTy,
1059                                                  SI->getOperand(0)->getName());
1060               Value *InV = InsertNewInstBefore(FirstCast, I);
1061               Instruction *NewShift = new ShiftInst(Instruction::Shr, FirstCast,
1062                                                     CU, SI->getName());
1063               if (NewShift->getType() == I.getType())
1064                 return NewShift;
1065               else {
1066                 InV = InsertNewInstBefore(NewShift, I);
1067                 return new CastInst(NewShift, I.getType());
1068               }
1069             }
1070           }
1071     }
1072
1073     // Try to fold constant sub into select arguments.
1074     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1075       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1076         return R;
1077
1078     if (isa<PHINode>(Op0))
1079       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1080         return NV;
1081   }
1082
1083   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
1084     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
1085         !Op0->getType()->isFloatingPoint()) {
1086       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
1087         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
1088       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
1089         return BinaryOperator::createNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
1090       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
1091         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
1092           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
1093           return BinaryOperator::createSub(ConstantExpr::getSub(CI1, CI2),
1094                                            Op1I->getOperand(0));
1095       }
1096     }
1097
1098     if (Op1I->hasOneUse()) {
1099       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
1100       // is not used by anyone else...
1101       //
1102       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
1103           !Op1I->getType()->isFloatingPoint()) {
1104         // Swap the two operands of the subexpr...
1105         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
1106         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
1107         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
1108
1109         // Create the new top level add instruction...
1110         return BinaryOperator::createAdd(Op0, Op1);
1111       }
1112
1113       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
1114       //
1115       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
1116           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
1117         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
1118
1119         Value *NewNot =
1120           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(OtherOp, "B.not"), I);
1121         return BinaryOperator::createAnd(Op0, NewNot);
1122       }
1123
1124       // -(X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
1125       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Div)
1126         if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
1127           if (CSI->isNullValue())
1128             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
1129               return BinaryOperator::createDiv(Op1I->getOperand(0),
1130                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
1131
1132       // X - X*C --> X * (1-C)
1133       ConstantInt *C2 = 0;
1134       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
1135         Constant *CP1 =
1136           ConstantExpr::getSub(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
1137         return BinaryOperator::createMul(Op0, CP1);
1138       }
1139     }
1140   }
1141
1142   if (!Op0->getType()->isFloatingPoint())
1143     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
1144       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
1145         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
1146           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
1147         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
1148           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
1149       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
1150         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
1151           return BinaryOperator::createNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
1152       }
1153
1154   ConstantInt *C1;
1155   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
1156     if (X == Op1) { // X*C - X --> X * (C-1)
1157       Constant *CP1 = ConstantExpr::getSub(C1, ConstantInt::get(I.getType(),1));
1158       return BinaryOperator::createMul(Op1, CP1);
1159     }
1160
1161     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
1162     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
1163       return BinaryOperator::createMul(Op1, ConstantExpr::getSub(C1, C2));
1164   }
1165   return 0;
1166 }
1167
1168 /// isSignBitCheck - Given an exploded setcc instruction, return true if it is
1169 /// really just returns true if the most significant (sign) bit is set.
1170 static bool isSignBitCheck(unsigned Opcode, Value *LHS, ConstantInt *RHS) {
1171   if (RHS->getType()->isSigned()) {
1172     // True if source is LHS < 0 or LHS <= -1
1173     return Opcode == Instruction::SetLT && RHS->isNullValue() ||
1174            Opcode == Instruction::SetLE && RHS->isAllOnesValue();
1175   } else {
1176     ConstantUInt *RHSC = cast<ConstantUInt>(RHS);
1177     // True if source is LHS > 127 or LHS >= 128, where the constants depend on
1178     // the size of the integer type.
1179     if (Opcode == Instruction::SetGE)
1180       return RHSC->getValue() ==
1181         1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1182     if (Opcode == Instruction::SetGT)
1183       return RHSC->getValue() ==
1184         (1ULL << (RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1))-1;
1185   }
1186   return false;
1187 }
1188
1189 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
1190   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1191   Value *Op0 = I.getOperand(0);
1192
1193   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
1194     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1195
1196   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
1197   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
1198     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1199
1200       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
1201       if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
1202         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
1203           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
1204             return BinaryOperator::createMul(SI->getOperand(0),
1205                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
1206
1207       if (CI->isNullValue())
1208         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
1209       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
1210         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1211       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
1212         return BinaryOperator::createNeg(Op0, I.getName());
1213
1214       int64_t Val = (int64_t)cast<ConstantInt>(CI)->getRawValue();
1215       if (isPowerOf2_64(Val)) {          // Replace X*(2^C) with X << C
1216         uint64_t C = Log2_64(Val);
1217         return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0,
1218                              ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1219       }
1220     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
1221       if (Op1F->isNullValue())
1222         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1223
1224       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
1225       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
1226       if (Op1F->getValue() == 1.0)
1227         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
1228     }
1229
1230     // Try to fold constant mul into select arguments.
1231     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1232       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1233         return R;
1234
1235     if (isa<PHINode>(Op0))
1236       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1237         return NV;
1238   }
1239
1240   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
1241     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
1242       return BinaryOperator::createMul(Op0v, Op1v);
1243
1244   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
1245   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
1246   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
1247   // formed.
1248   CastInst *BoolCast = 0;
1249   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(0)))
1250     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
1251       BoolCast = CI;
1252   if (!BoolCast)
1253     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(I.getOperand(1)))
1254       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::BoolTy)
1255         BoolCast = CI;
1256   if (BoolCast) {
1257     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
1258       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
1259       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
1260
1261       // If the setcc is true iff the sign bit of X is set, then convert this
1262       // multiply into a shift/and combination.
1263       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
1264           isSignBitCheck(SCI->getOpcode(), SCIOp0, cast<ConstantInt>(SCIOp1))) {
1265         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
1266         Constant *Amt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy,
1267                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
1268         if (SCIOp0->getType()->isUnsigned()) {
1269           const Type *NewTy = SCIOp0->getType()->getSignedVersion();
1270           SCIOp0 = InsertNewInstBefore(new CastInst(SCIOp0, NewTy,
1271                                                     SCIOp0->getName()), I);
1272         }
1273
1274         Value *V =
1275           InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, SCIOp0, Amt,
1276                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
1277                                             ".mask"), I);
1278
1279         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
1280         // or truncate to the multiply type.
1281         if (I.getType() != V->getType())
1282           V = InsertNewInstBefore(new CastInst(V, I.getType(), V->getName()),I);
1283
1284         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
1285         return BinaryOperator::createAnd(V, OtherOp);
1286       }
1287     }
1288   }
1289
1290   return Changed ? &I : 0;
1291 }
1292
1293 Instruction *InstCombiner::visitDiv(BinaryOperator &I) {
1294   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1295
1296   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef / X -> 0
1297     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1298   if (isa<UndefValue>(Op1))
1299     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X / undef -> undef
1300
1301   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1302     // div X, 1 == X
1303     if (RHS->equalsInt(1))
1304       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1305
1306     // div X, -1 == -X
1307     if (RHS->isAllOnesValue())
1308       return BinaryOperator::createNeg(Op0);
1309
1310     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
1311       if (LHS->getOpcode() == Instruction::Div)
1312         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
1313           // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
1314           return BinaryOperator::createDiv(LHS->getOperand(0),
1315                                            ConstantExpr::getMul(RHS, LHSRHS));
1316         }
1317
1318     // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
1319     // if so, convert to a right shift.
1320     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1321       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X / 0
1322         if (isPowerOf2_64(Val)) {
1323           uint64_t C = Log2_64(Val);
1324           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1325                                ConstantUInt::get(Type::UByteTy, C));
1326         }
1327
1328     // -X/C -> X/-C
1329     if (RHS->getType()->isSigned())
1330       if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
1331         return BinaryOperator::createDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
1332
1333     if (!RHS->isNullValue()) {
1334       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1335         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1336           return R;
1337       if (isa<PHINode>(Op0))
1338         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1339           return NV;
1340     }
1341   }
1342
1343   // If this is 'udiv X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1344   // transform this into: '(Cond ? (udiv X, C1) : (udiv X, C2))'.
1345   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1346     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1347       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1348         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1349           I.setOperand(1, SFO);
1350           return &I;
1351         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1352           I.setOperand(1, STO);
1353           return &I;
1354         }
1355
1356         uint64_t TVA = STO->getValue(), FVA = SFO->getValue();
1357         if (isPowerOf2_64(TVA) && isPowerOf2_64(FVA)) {
1358           unsigned TSA = Log2_64(TVA), FSA = Log2_64(FVA);
1359           Constant *TC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TSA);
1360           Instruction *TSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1361                                            TC, SI->getName()+".t");
1362           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
1363
1364           Constant *FC = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, FSA);
1365           Instruction *FSI = new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0,
1366                                            FC, SI->getName()+".f");
1367           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
1368           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TSI, FSI);
1369         }
1370       }
1371
1372   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
1373   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1374     if (LHS->equalsInt(0))
1375       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1376
1377   if (I.getType()->isSigned()) {
1378     // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1379     // unsigned inputs), turn this into a udiv.
1380     ConstantIntegral *MaskV = ConstantSInt::getMinValue(I.getType());
1381     if (MaskedValueIsZero(Op1, MaskV) && MaskedValueIsZero(Op0, MaskV)) {
1382       const Type *NTy = Op0->getType()->getUnsignedVersion();
1383       Instruction *LHS = new CastInst(Op0, NTy, Op0->getName());
1384       InsertNewInstBefore(LHS, I);
1385       Value *RHS;
1386       if (Constant *R = dyn_cast<Constant>(Op1))
1387         RHS = ConstantExpr::getCast(R, NTy);
1388       else
1389         RHS = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op1, NTy, Op1->getName()), I);
1390       Instruction *Div = BinaryOperator::createDiv(LHS, RHS, I.getName());
1391       InsertNewInstBefore(Div, I);
1392       return new CastInst(Div, I.getType());
1393     }
1394   } else {
1395     // Known to be an unsigned division.
1396     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1397       // Turn A / (C1 << N), where C1 is "1<<C2" into A >> (N+C2) [udiv only].
1398       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1399           isa<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1400         unsigned C1 = cast<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))->getRawValue();
1401         if (isPowerOf2_64(C1)) {
1402           unsigned C2 = Log2_64(C1);
1403           Value *Add = RHSI->getOperand(1);
1404           if (C2) {
1405             Constant *C2V = ConstantUInt::get(Add->getType(), C2);
1406             Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Add, C2V,
1407                                                                 "tmp"), I);
1408           }
1409           return new ShiftInst(Instruction::Shr, Op0, Add);
1410         }
1411       }
1412     }
1413   }
1414
1415   return 0;
1416 }
1417
1418
1419 Instruction *InstCombiner::visitRem(BinaryOperator &I) {
1420   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1421   if (I.getType()->isSigned()) {
1422     if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
1423       if (!isa<ConstantSInt>(RHSNeg) ||
1424           cast<ConstantSInt>(RHSNeg)->getValue() > 0) {
1425         // X % -Y -> X % Y
1426         AddUsesToWorkList(I);
1427         I.setOperand(1, RHSNeg);
1428         return &I;
1429       }
1430
1431     // If the top bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
1432     // unsigned inputs), turn this into a urem.
1433     ConstantIntegral *MaskV = ConstantSInt::getMinValue(I.getType());
1434     if (MaskedValueIsZero(Op1, MaskV) && MaskedValueIsZero(Op0, MaskV)) {
1435       const Type *NTy = Op0->getType()->getUnsignedVersion();
1436       Instruction *LHS = new CastInst(Op0, NTy, Op0->getName());
1437       InsertNewInstBefore(LHS, I);
1438       Value *RHS;
1439       if (Constant *R = dyn_cast<Constant>(Op1))
1440         RHS = ConstantExpr::getCast(R, NTy);
1441       else
1442         RHS = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op1, NTy, Op1->getName()), I);
1443       Instruction *Rem = BinaryOperator::createRem(LHS, RHS, I.getName());
1444       InsertNewInstBefore(Rem, I);
1445       return new CastInst(Rem, I.getType());
1446     }
1447   }
1448
1449   if (isa<UndefValue>(Op0))              // undef % X -> 0
1450     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1451   if (isa<UndefValue>(Op1))
1452     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
1453
1454   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
1455     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
1456       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1457
1458     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
1459     // if so, convert to a bitwise and.
1460     if (ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(RHS))
1461       if (uint64_t Val = C->getValue())    // Don't break X % 0 (divide by zero)
1462         if (!(Val & (Val-1)))              // Power of 2
1463           return BinaryOperator::createAnd(Op0,
1464                                          ConstantUInt::get(I.getType(), Val-1));
1465
1466     if (!RHS->isNullValue()) {
1467       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
1468         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
1469           return R;
1470       if (isa<PHINode>(Op0))
1471         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
1472           return NV;
1473     }
1474   }
1475
1476   // If this is 'urem X, (Cond ? C1, C2)' where C1&C2 are powers of two,
1477   // transform this into: '(Cond ? (urem X, C1) : (urem X, C2))'.
1478   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
1479     if (ConstantUInt *STO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(1)))
1480       if (ConstantUInt *SFO = dyn_cast<ConstantUInt>(SI->getOperand(2))) {
1481         if (STO->getValue() == 0) { // Couldn't be this argument.
1482           I.setOperand(1, SFO);
1483           return &I;
1484         } else if (SFO->getValue() == 0) {
1485           I.setOperand(1, STO);
1486           return &I;
1487         }
1488
1489         if (!(STO->getValue() & (STO->getValue()-1)) &&
1490             !(SFO->getValue() & (SFO->getValue()-1))) {
1491           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1492                                          SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
1493           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(Op0,
1494                                          SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
1495           return new SelectInst(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
1496         }
1497       }
1498
1499   // 0 % X == 0, we don't need to preserve faults!
1500   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
1501     if (LHS->equalsInt(0))
1502       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1503
1504
1505   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
1506     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1) [urem only].
1507     if (I.getType()->isUnsigned() &&
1508         RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
1509         isa<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))) {
1510       unsigned C1 = cast<ConstantUInt>(RHSI->getOperand(0))->getRawValue();
1511       if (isPowerOf2_64(C1)) {
1512         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
1513         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(RHSI, N1,
1514                                                                    "tmp"), I);
1515         return BinaryOperator::createAnd(Op0, Add);
1516       }
1517     }
1518   }
1519
1520   return 0;
1521 }
1522
1523 // isMaxValueMinusOne - return true if this is Max-1
1524 static bool isMaxValueMinusOne(const ConstantInt *C) {
1525   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1526     return CU->getValue() == C->getType()->getIntegralTypeMask()-1;
1527
1528   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1529
1530   // Calculate 0111111111..11111
1531   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1532   int64_t Val = INT64_MAX;             // All ones
1533   Val >>= 64-TypeBits;                 // Shift out unwanted 1 bits...
1534   return CS->getValue() == Val-1;
1535 }
1536
1537 // isMinValuePlusOne - return true if this is Min+1
1538 static bool isMinValuePlusOne(const ConstantInt *C) {
1539   if (const ConstantUInt *CU = dyn_cast<ConstantUInt>(C))
1540     return CU->getValue() == 1;
1541
1542   const ConstantSInt *CS = cast<ConstantSInt>(C);
1543
1544   // Calculate 1111111111000000000000
1545   unsigned TypeBits = C->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
1546   int64_t Val = -1;                    // All ones
1547   Val <<= TypeBits-1;                  // Shift over to the right spot
1548   return CS->getValue() == Val+1;
1549 }
1550
1551 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
1552 // constant.
1553 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
1554   uint64_t V = CI->getRawValue();
1555   return V && (V & (V-1)) == 0;
1556 }
1557
1558 #if 0   // Currently unused
1559 // isLowOnes - Return true if the constant is of the form 0+1+.
1560 static bool isLowOnes(const ConstantInt *CI) {
1561   uint64_t V = CI->getRawValue();
1562
1563   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1564   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1565
1566   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1567   return U && V && (U & V) == 0;
1568 }
1569 #endif
1570
1571 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
1572 // This is the same as lowones(~X).
1573 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
1574   uint64_t V = ~CI->getRawValue();
1575   if (~V == 0) return false;  // 0's does not match "1+"
1576
1577   // There won't be bits set in parts that the type doesn't contain.
1578   V &= ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType())->getRawValue();
1579
1580   uint64_t U = V+1;  // If it is low ones, this should be a power of two.
1581   return U && V && (U & V) == 0;
1582 }
1583
1584
1585 /// getSetCondCode - Encode a setcc opcode into a three bit mask.  These bits
1586 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
1587 ///
1588 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
1589 ///
1590 /// Bit value '4' represents that the comparison is true if A > B, bit value '2'
1591 /// represents that the comparison is true if A == B, and bit value '1' is true
1592 /// if A < B.
1593 ///
1594 static unsigned getSetCondCode(const SetCondInst *SCI) {
1595   switch (SCI->getOpcode()) {
1596     // False -> 0
1597   case Instruction::SetGT: return 1;
1598   case Instruction::SetEQ: return 2;
1599   case Instruction::SetGE: return 3;
1600   case Instruction::SetLT: return 4;
1601   case Instruction::SetNE: return 5;
1602   case Instruction::SetLE: return 6;
1603     // True -> 7
1604   default:
1605     assert(0 && "Invalid SetCC opcode!");
1606     return 0;
1607   }
1608 }
1609
1610 /// getSetCCValue - This is the complement of getSetCondCode, which turns an
1611 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand new
1612 /// SetCC instruction.
1613 static Value *getSetCCValue(unsigned Opcode, Value *LHS, Value *RHS) {
1614   switch (Opcode) {
1615   case 0: return ConstantBool::False;
1616   case 1: return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHS, RHS);
1617   case 2: return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, LHS, RHS);
1618   case 3: return new SetCondInst(Instruction::SetGE, LHS, RHS);
1619   case 4: return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHS, RHS);
1620   case 5: return new SetCondInst(Instruction::SetNE, LHS, RHS);
1621   case 6: return new SetCondInst(Instruction::SetLE, LHS, RHS);
1622   case 7: return ConstantBool::True;
1623   default: assert(0 && "Illegal SetCCCode!"); return 0;
1624   }
1625 }
1626
1627 // FoldSetCCLogical - Implements (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
1628 struct FoldSetCCLogical {
1629   InstCombiner &IC;
1630   Value *LHS, *RHS;
1631   FoldSetCCLogical(InstCombiner &ic, SetCondInst *SCI)
1632     : IC(ic), LHS(SCI->getOperand(0)), RHS(SCI->getOperand(1)) {}
1633   bool shouldApply(Value *V) const {
1634     if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(V))
1635       return (SCI->getOperand(0) == LHS && SCI->getOperand(1) == RHS ||
1636               SCI->getOperand(0) == RHS && SCI->getOperand(1) == LHS);
1637     return false;
1638   }
1639   Instruction *apply(BinaryOperator &Log) const {
1640     SetCondInst *SCI = cast<SetCondInst>(Log.getOperand(0));
1641     if (SCI->getOperand(0) != LHS) {
1642       assert(SCI->getOperand(1) == LHS);
1643       SCI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the SetCC
1644     }
1645
1646     unsigned LHSCode = getSetCondCode(SCI);
1647     unsigned RHSCode = getSetCondCode(cast<SetCondInst>(Log.getOperand(1)));
1648     unsigned Code;
1649     switch (Log.getOpcode()) {
1650     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
1651     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
1652     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
1653     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
1654     }
1655
1656     Value *RV = getSetCCValue(Code, LHS, RHS);
1657     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
1658       return I;
1659     // Otherwise, it's a constant boolean value...
1660     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
1661   }
1662 };
1663
1664 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
1665 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
1666 // guaranteed to be either a shift instruction or a binary operator.
1667 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
1668                                     ConstantIntegral *OpRHS,
1669                                     ConstantIntegral *AndRHS,
1670                                     BinaryOperator &TheAnd) {
1671   Value *X = Op->getOperand(0);
1672   Constant *Together = 0;
1673   if (!isa<ShiftInst>(Op))
1674     Together = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, OpRHS);
1675
1676   switch (Op->getOpcode()) {
1677   case Instruction::Xor:
1678     if (Op->hasOneUse()) {
1679       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
1680       std::string OpName = Op->getName(); Op->setName("");
1681       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, OpName);
1682       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
1683       return BinaryOperator::createXor(And, Together);
1684     }
1685     break;
1686   case Instruction::Or:
1687     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
1688       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
1689
1690     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
1691       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
1692       std::string Op0Name = Op->getName(); Op->setName("");
1693       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, Together, Op0Name);
1694       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
1695       return BinaryOperator::createAnd(Or, AndRHS);
1696     }
1697     break;
1698   case Instruction::Add:
1699     if (Op->hasOneUse()) {
1700       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
1701       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
1702       // single bit constant.
1703       uint64_t AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getRawValue();
1704
1705       // Clear bits that are not part of the constant.
1706       AndRHSV &= AndRHS->getType()->getIntegralTypeMask();
1707
1708       // If there is only one bit set...
1709       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
1710         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
1711         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
1712         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
1713         uint64_t AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getRawValue();
1714
1715         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
1716         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
1717           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
1718           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
1719           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
1720           // no effect.
1721           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
1722             TheAnd.setOperand(0, X);
1723             return &TheAnd;
1724           } else {
1725             std::string Name = Op->getName(); Op->setName("");
1726             // Pull the XOR out of the AND.
1727             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::createAnd(X, AndRHS, Name);
1728             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
1729             return BinaryOperator::createXor(NewAnd, AndRHS);
1730           }
1731         }
1732       }
1733     }
1734     break;
1735
1736   case Instruction::Shl: {
1737     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1738     // the anded constant includes them, clear them now!
1739     //
1740     Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1741     Constant *ShlMask = ConstantExpr::getShl(AllOne, OpRHS);
1742     Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShlMask);
1743
1744     if (CI == ShlMask) {   // Masking out bits that the shift already masks
1745       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
1746     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
1747       TheAnd.setOperand(1, CI);
1748       return &TheAnd;
1749     }
1750     break;
1751   }
1752   case Instruction::Shr:
1753     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
1754     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
1755     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
1756     //
1757     if (AndRHS->getType()->isUnsigned()) {
1758       Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1759       Constant *ShrMask = ConstantExpr::getShr(AllOne, OpRHS);
1760       Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1761
1762       if (CI == ShrMask) {   // Masking out bits that the shift already masks.
1763         return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
1764       } else if (CI != AndRHS) {
1765         TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
1766         return &TheAnd;
1767       }
1768     } else {   // Signed shr.
1769       // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
1770       // with an and.
1771       if (Op->hasOneUse()) {
1772         Constant *AllOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(AndRHS->getType());
1773         Constant *ShrMask = ConstantExpr::getUShr(AllOne, OpRHS);
1774         Constant *CI = ConstantExpr::getAnd(AndRHS, ShrMask);
1775         if (CI == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
1776           // Make the argument unsigned.
1777           Value *ShVal = Op->getOperand(0);
1778           ShVal = InsertCastBefore(ShVal,
1779                                    ShVal->getType()->getUnsignedVersion(),
1780                                    TheAnd);
1781           ShVal = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, ShVal,
1782                                                     OpRHS, Op->getName()),
1783                                       TheAnd);
1784           Value *AndRHS2 = ConstantExpr::getCast(AndRHS, ShVal->getType());
1785           ShVal = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(ShVal, AndRHS2,
1786                                                              TheAnd.getName()),
1787                                       TheAnd);
1788           return new CastInst(ShVal, Op->getType());
1789         }
1790       }
1791     }
1792     break;
1793   }
1794   return 0;
1795 }
1796
1797
1798 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
1799 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
1800 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi.  IB is the location to
1801 /// insert new instructions.
1802 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
1803                                            bool Inside, Instruction &IB) {
1804   assert(cast<ConstantBool>(ConstantExpr::getSetLE(Lo, Hi))->getValue() &&
1805          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
1806   if (Inside) {
1807     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
1808       return new SetCondInst(Instruction::SetNE, V, V);
1809     if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue())
1810       return new SetCondInst(Instruction::SetLT, V, Hi);
1811
1812     Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1813     Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST,V->getName()+".off");
1814     InsertNewInstBefore(Add, IB);
1815     // Convert to unsigned for the comparison.
1816     const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1817     Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1818     AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1819     AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1820     return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
1821   }
1822
1823   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
1824     return new SetCondInst(Instruction::SetEQ, V, V);
1825
1826   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
1827   if (cast<ConstantIntegral>(Lo)->isMinValue()) // V < 0 || V >= Hi ->'V > Hi-1'
1828     return new SetCondInst(Instruction::SetGT, V, Hi);
1829
1830   // Emit X-Lo > Hi-Lo-1
1831   Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(Lo);
1832   Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(V, AddCST, V->getName()+".off");
1833   InsertNewInstBefore(Add, IB);
1834   // Convert to unsigned for the comparison.
1835   const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
1836   Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, IB);
1837   AddCST = ConstantExpr::getAdd(AddCST, Hi);
1838   AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
1839   return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
1840 }
1841
1842 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
1843 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
1844 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
1845 // not, since all 1s are not contiguous.
1846 static bool isRunOfOnes(ConstantIntegral *Val, unsigned &MB, unsigned &ME) {
1847   uint64_t V = Val->getRawValue();
1848   if (!isShiftedMask_64(V)) return false;
1849
1850   // look for the first zero bit after the run of ones
1851   MB = 64-CountLeadingZeros_64((V - 1) ^ V);
1852   // look for the first non-zero bit
1853   ME = 64-CountLeadingZeros_64(V);
1854   return true;
1855 }
1856
1857
1858
1859 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
1860 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
1861 /// the following xforms:
1862 ///
1863 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
1864 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
1865 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
1866 ///
1867 /// return (A +/- B).
1868 ///
1869 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
1870                                         ConstantIntegral *Mask, bool isSub,
1871                                         Instruction &I) {
1872   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1873   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
1874       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
1875
1876   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
1877
1878   switch (LHSI->getOpcode()) {
1879   default: return 0;
1880   case Instruction::And:
1881     if (ConstantExpr::getAnd(N, Mask) == Mask) {
1882       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
1883       if ((Mask->getRawValue() & Mask->getRawValue()+1) == 0)
1884         break;
1885
1886       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
1887       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
1888       // is all N is, ignore it.
1889       unsigned MB, ME;
1890       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
1891         Constant *Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(RHS->getType());
1892         Mask = ConstantExpr::getUShr(Mask,
1893                                      ConstantInt::get(Type::UByteTy,
1894                                                       (64-MB+1)));
1895         if (MaskedValueIsZero(RHS, cast<ConstantIntegral>(Mask)))
1896           break;
1897       }
1898     }
1899     return 0;
1900   case Instruction::Or:
1901   case Instruction::Xor:
1902     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
1903     if ((Mask->getRawValue() & Mask->getRawValue()+1) == 0 &&
1904         ConstantExpr::getAnd(N, Mask)->isNullValue())
1905       break;
1906     return 0;
1907   }
1908
1909   Instruction *New;
1910   if (isSub)
1911     New = BinaryOperator::createSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
1912   else
1913     New = BinaryOperator::createAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
1914   return InsertNewInstBefore(New, I);
1915 }
1916
1917 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
1918   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1919   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
1920
1921   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
1922     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1923
1924   // and X, X = X
1925   if (Op0 == Op1)
1926     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
1927
1928   if (ConstantIntegral *AndRHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
1929     // and X, -1 == X
1930     if (AndRHS->isAllOnesValue())
1931       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1932
1933     // and (and X, c1), c2 -> and (x, c1&c2).  Handle this case here, before
1934     // calling MaskedValueIsZero, to avoid inefficient cases where we traipse
1935     // through many levels of ands.
1936     {
1937       Value *X = 0; ConstantInt *C1 = 0;
1938       if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))))
1939         return BinaryOperator::createAnd(X, ConstantExpr::getAnd(C1, AndRHS));
1940     }
1941
1942     if (MaskedValueIsZero(Op0, AndRHS))        // LHS & RHS == 0
1943       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1944
1945     // If the mask is not masking out any bits, there is no reason to do the
1946     // and in the first place.
1947     ConstantIntegral *NotAndRHS =
1948       cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(AndRHS));
1949     if (MaskedValueIsZero(Op0, NotAndRHS))
1950       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
1951
1952     // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
1953     // purpose is to compute bits we don't care about.
1954     if (SimplifyDemandedBits(Op0, AndRHS->getRawValue()))
1955       return &I;
1956
1957     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
1958     if (isa<BinaryOperator>(Op0) || isa<ShiftInst>(Op0)) {
1959       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
1960       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
1961       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
1962       switch (Op0I->getOpcode()) {
1963       case Instruction::Xor:
1964       case Instruction::Or:
1965         // (X ^ V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1966         // (X | V) & C2 --> (X & C2) iff (V & C2) == 0
1967         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS))
1968           return BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS);
1969         if (MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1970           return BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS);
1971
1972         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
1973         if (Op0I->hasOneUse()) {
1974           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
1975             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
1976             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::createAnd(Op0RHS, AndRHS,
1977                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
1978             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
1979             return BinaryOperator::create(
1980                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
1981           }
1982           if (!isa<Constant>(NotAndRHS) &&
1983               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
1984             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
1985             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::createAnd(Op0LHS, AndRHS,
1986                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
1987             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
1988             return BinaryOperator::create(
1989                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
1990           }
1991         }
1992
1993         break;
1994       case Instruction::And:
1995         // (X & V) & C2 --> 0 iff (V & C2) == 0
1996         if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, AndRHS) ||
1997             MaskedValueIsZero(Op0RHS, AndRHS))
1998           return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
1999         break;
2000       case Instruction::Add:
2001         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2002         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2003         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2004         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
2005           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
2006         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
2007           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
2008         break;
2009
2010       case Instruction::Sub:
2011         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
2012         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2013         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
2014         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
2015           return BinaryOperator::createAnd(V, AndRHS);
2016         break;
2017       }
2018
2019       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2020         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
2021           return Res;
2022     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
2023       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
2024
2025       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
2026       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
2027       // frequently occurs for bitfield accesses.
2028       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
2029         if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >=
2030               I.getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
2031             CastOp->getNumOperands() == 2)
2032           if (ConstantInt *AndCI =dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1)))
2033             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
2034               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
2035               // into  : and (cast X to T), trunc(C1)&C2
2036               // This will folds the two ands together, which may allow other
2037               // simplifications.
2038               Instruction *NewCast =
2039                 new CastInst(CastOp->getOperand(0), I.getType(),
2040                              CastOp->getName()+".shrunk");
2041               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
2042
2043               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
2044               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);            // trunc(C1)&C2
2045               return BinaryOperator::createAnd(NewCast, C3);
2046             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
2047               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
2048               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
2049               Constant *C3=ConstantExpr::getCast(AndCI, I.getType());//trunc(C1)
2050               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
2051                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
2052             }
2053       }
2054
2055
2056       // If this is an integer sign or zero extension instruction.
2057       if (SrcTy->isIntegral() &&
2058           SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
2059           CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
2060
2061         if (SrcTy->isUnsigned()) {
2062           // See if this and is clearing out bits that are known to be zero
2063           // anyway (due to the zero extension).
2064           Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
2065           Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
2066           Constant *Result = ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS);
2067           if (Result == Mask)  // The "and" isn't doing anything, remove it.
2068             return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2069           if (Result != AndRHS) { // Reduce the and RHS constant.
2070             I.setOperand(1, Result);
2071             return &I;
2072           }
2073
2074         } else {
2075           if (CI->hasOneUse() && SrcTy->isInteger()) {
2076             // We can only do this if all of the sign bits brought in are masked
2077             // out.  Compute this by first getting 0000011111, then inverting
2078             // it.
2079             Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
2080             Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());
2081             Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);    // 1's in the new bits.
2082             if (ConstantExpr::getAnd(Mask, AndRHS)->isNullValue()) {
2083               // If the and is clearing all of the sign bits, change this to a
2084               // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
2085               // unsigned, then to the requested size.
2086               Value *CastOp = CI->getOperand(0);
2087               Instruction *NC =
2088                 new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
2089                              CI->getName()+".uns");
2090               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
2091               // Finally, insert a replacement for CI.
2092               NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
2093               CI->setName("");
2094               NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
2095               WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
2096               I.setOperand(0, NC);
2097               return &I;               // The AND operand was modified.
2098             }
2099           }
2100         }
2101       }
2102     }
2103
2104     // Try to fold constant and into select arguments.
2105     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2106       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2107         return R;
2108     if (isa<PHINode>(Op0))
2109       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2110         return NV;
2111   }
2112
2113   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
2114   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
2115
2116   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
2117     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2118
2119   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
2120   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2121     Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
2122                                                I.getName()+".demorgan");
2123     InsertNewInstBefore(Or, I);
2124     return BinaryOperator::createNot(Or);
2125   }
2126
2127   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(Op1)) {
2128     // (setcc1 A, B) & (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2129     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2130       return R;
2131
2132     Value *LHSVal, *RHSVal;
2133     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2134     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2135     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2136       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2137         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) & (X setcc C2)
2138             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2139             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2140             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2141           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2142           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2143           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2144           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2145             std::swap(LHS, RHS);
2146             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2147             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2148           }
2149
2150           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2151           // comparing a value against two constants and and'ing the result
2152           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2153           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2154           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2155           // equal.
2156           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2157
2158           switch (LHSCC) {
2159           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2160           case Instruction::SetEQ:
2161             switch (RHSCC) {
2162             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2163             case Instruction::SetEQ:  // (X == 13 & X == 15) -> false
2164             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 & X > 15)  -> false
2165               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2166             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
2167             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 & X < 15)  -> X == 13
2168               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2169             }
2170           case Instruction::SetNE:
2171             switch (RHSCC) {
2172             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2173             case Instruction::SetLT:
2174               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X < 14) -> X < 13
2175                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, LHSVal, LHSCst);
2176               break;                        // (X != 13 & X < 15) -> no change
2177             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
2178             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 & X > 15)  -> X > 15
2179               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2180             case Instruction::SetNE:
2181               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
2182                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2183                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2184                                                       LHSVal->getName()+".off");
2185                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2186                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2187                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2188                 AddCST = ConstantExpr::getSub(RHSCst, LHSCst);
2189                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2190                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, OffsetVal, AddCST);
2191               }
2192               break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
2193             }
2194             break;
2195           case Instruction::SetLT:
2196             switch (RHSCC) {
2197             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2198             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 & X == 15) -> false
2199             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 & X > 15)  -> false
2200               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2201             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 & X != 15) -> X < 13
2202             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 & X < 15) -> X < 13
2203               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2204             }
2205           case Instruction::SetGT:
2206             switch (RHSCC) {
2207             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2208             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 & X == 15) -> X > 13
2209               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2210             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 & X > 15)  -> X > 15
2211               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2212             case Instruction::SetNE:
2213               if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X > 13 & X != 14) -> X > 14
2214                 return new SetCondInst(Instruction::SetGT, LHSVal, RHSCst);
2215               break;                        // (X > 13 & X != 15) -> no change
2216             case Instruction::SetLT:   // (X > 13 & X < 15) -> (X-14) <u 1
2217               return InsertRangeTest(LHSVal, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, I);
2218             }
2219           }
2220         }
2221   }
2222
2223   return Changed ? &I : 0;
2224 }
2225
2226 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
2227   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2228   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2229
2230   if (isa<UndefValue>(Op1))
2231     return ReplaceInstUsesWith(I,                         // X | undef -> -1
2232                                ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2233
2234   // or X, X = X   or X, 0 == X
2235   if (Op0 == Op1 || Op1 == Constant::getNullValue(I.getType()))
2236     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2237
2238   // or X, -1 == -1
2239   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2240     // If X is known to only contain bits that already exist in RHS, just
2241     // replace this instruction with RHS directly.
2242     if (MaskedValueIsZero(Op0,
2243                           cast<ConstantIntegral>(ConstantExpr::getNot(RHS))))
2244       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2245
2246     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
2247     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
2248     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
2249       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0->getName());
2250       Op0->setName("");
2251       InsertNewInstBefore(Or, I);
2252       return BinaryOperator::createAnd(Or, ConstantExpr::getOr(RHS, C1));
2253     }
2254
2255     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
2256     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
2257       std::string Op0Name = Op0->getName(); Op0->setName("");
2258       Instruction *Or = BinaryOperator::createOr(X, RHS, Op0Name);
2259       InsertNewInstBefore(Or, I);
2260       return BinaryOperator::createXor(Or,
2261                  ConstantExpr::getAnd(C1, ConstantExpr::getNot(RHS)));
2262     }
2263
2264     // Try to fold constant and into select arguments.
2265     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2266       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2267         return R;
2268     if (isa<PHINode>(Op0))
2269       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2270         return NV;
2271   }
2272
2273   Value *A = 0, *B = 0;
2274   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
2275
2276   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
2277     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
2278       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2279   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
2280     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
2281       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2282
2283   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2284   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2285       MaskedValueIsZero(Op1, C1)) {
2286     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op1, Op0->getName());
2287     Op0->setName("");
2288     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
2289   }
2290
2291   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
2292   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2293       MaskedValueIsZero(Op0, C1)) {
2294     Instruction *NOr = BinaryOperator::createOr(A, Op0, Op1->getName());
2295     Op0->setName("");
2296     return BinaryOperator::createXor(InsertNewInstBefore(NOr, I), C1);
2297   }
2298
2299   // (A & C1)|(B & C2)
2300   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
2301       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_ConstantInt(C2)))) {
2302
2303     if (A == B)  // (A & C1)|(A & C2) == A & (C1|C2)
2304       return BinaryOperator::createAnd(A, ConstantExpr::getOr(C1, C2));
2305
2306
2307     // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
2308     // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
2309     // replace with V+N.
2310     if (C1 == ConstantExpr::getNot(C2)) {
2311       Value *V1 = 0, *V2 = 0;
2312       if ((C2->getRawValue() & (C2->getRawValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
2313           match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2314         // Add commutes, try both ways.
2315         if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2))
2316           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2317         if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2))
2318           return ReplaceInstUsesWith(I, A);
2319       }
2320       // Or commutes, try both ways.
2321       if ((C1->getRawValue() & (C1->getRawValue()+1)) == 0 &&
2322           match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
2323         // Add commutes, try both ways.
2324         if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1))
2325           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2326         if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1))
2327           return ReplaceInstUsesWith(I, B);
2328       }
2329     }
2330   }
2331
2332   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
2333     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
2334       return ReplaceInstUsesWith(I,
2335                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2336   } else {
2337     A = 0;
2338   }
2339   // Note, A is still live here!
2340   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
2341     if (Op0 == B)
2342       return ReplaceInstUsesWith(I,
2343                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2344
2345     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
2346     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
2347       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAnd(A, B,
2348                                               I.getName()+".demorgan"), I);
2349       return BinaryOperator::createNot(And);
2350     }
2351   }
2352
2353   // (setcc1 A, B) | (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2354   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1))) {
2355     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2356       return R;
2357
2358     Value *LHSVal, *RHSVal;
2359     ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
2360     Instruction::BinaryOps LHSCC, RHSCC;
2361     if (match(Op0, m_SetCond(LHSCC, m_Value(LHSVal), m_ConstantInt(LHSCst))))
2362       if (match(RHS, m_SetCond(RHSCC, m_Value(RHSVal), m_ConstantInt(RHSCst))))
2363         if (LHSVal == RHSVal &&    // Found (X setcc C1) | (X setcc C2)
2364             // Set[GL]E X, CST is folded to Set[GL]T elsewhere.
2365             LHSCC != Instruction::SetGE && LHSCC != Instruction::SetLE &&
2366             RHSCC != Instruction::SetGE && RHSCC != Instruction::SetLE) {
2367           // Ensure that the larger constant is on the RHS.
2368           Constant *Cmp = ConstantExpr::getSetGT(LHSCst, RHSCst);
2369           SetCondInst *LHS = cast<SetCondInst>(Op0);
2370           if (cast<ConstantBool>(Cmp)->getValue()) {
2371             std::swap(LHS, RHS);
2372             std::swap(LHSCst, RHSCst);
2373             std::swap(LHSCC, RHSCC);
2374           }
2375
2376           // At this point, we know we have have two setcc instructions
2377           // comparing a value against two constants and or'ing the result
2378           // together.  Because of the above check, we know that we only have
2379           // SetEQ, SetNE, SetLT, and SetGT here.  We also know (from the
2380           // FoldSetCCLogical check above), that the two constants are not
2381           // equal.
2382           assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
2383
2384           switch (LHSCC) {
2385           default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2386           case Instruction::SetEQ:
2387             switch (RHSCC) {
2388             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2389             case Instruction::SetEQ:
2390               if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) {// (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
2391                 Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
2392                 Instruction *Add = BinaryOperator::createAdd(LHSVal, AddCST,
2393                                                       LHSVal->getName()+".off");
2394                 InsertNewInstBefore(Add, I);
2395                 const Type *UnsType = Add->getType()->getUnsignedVersion();
2396                 Value *OffsetVal = InsertCastBefore(Add, UnsType, I);
2397                 AddCST = ConstantExpr::getSub(AddOne(RHSCst), LHSCst);
2398                 AddCST = ConstantExpr::getCast(AddCST, UnsType);
2399                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, OffsetVal, AddCST);
2400               }
2401               break;                  // (X == 13 | X == 15) -> no change
2402
2403             case Instruction::SetGT:  // (X == 13 | X > 14) -> no change
2404               break;
2405             case Instruction::SetNE:  // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
2406             case Instruction::SetLT:  // (X == 13 | X < 15)  -> X < 15
2407               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2408             }
2409             break;
2410           case Instruction::SetNE:
2411             switch (RHSCC) {
2412             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2413             case Instruction::SetEQ:        // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
2414             case Instruction::SetGT:        // (X != 13 | X > 15)  -> X != 13
2415               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2416             case Instruction::SetNE:        // (X != 13 | X != 15) -> true
2417             case Instruction::SetLT:        // (X != 13 | X < 15)  -> true
2418               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2419             }
2420             break;
2421           case Instruction::SetLT:
2422             switch (RHSCC) {
2423             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2424             case Instruction::SetEQ:  // (X < 13 | X == 14) -> no change
2425               break;
2426             case Instruction::SetGT:  // (X < 13 | X > 15)  -> (X-13) > 2
2427               return InsertRangeTest(LHSVal, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, I);
2428             case Instruction::SetNE:  // (X < 13 | X != 15) -> X != 15
2429             case Instruction::SetLT:  // (X < 13 | X < 15) -> X < 15
2430               return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
2431             }
2432             break;
2433           case Instruction::SetGT:
2434             switch (RHSCC) {
2435             default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
2436             case Instruction::SetEQ:  // (X > 13 | X == 15) -> X > 13
2437             case Instruction::SetGT:  // (X > 13 | X > 15)  -> X > 13
2438               return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2439             case Instruction::SetNE:  // (X > 13 | X != 15)  -> true
2440             case Instruction::SetLT:  // (X > 13 | X < 15) -> true
2441               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2442             }
2443           }
2444         }
2445   }
2446
2447   return Changed ? &I : 0;
2448 }
2449
2450 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
2451 struct XorSelf {
2452   Value *RHS;
2453   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
2454   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
2455   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
2456     return &Xor;
2457   }
2458 };
2459
2460
2461 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
2462   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2463   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2464
2465   if (isa<UndefValue>(Op1))
2466     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
2467
2468   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
2469   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
2470     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?");
2471     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2472   }
2473
2474   if (ConstantIntegral *RHS = dyn_cast<ConstantIntegral>(Op1)) {
2475     // xor X, 0 == X
2476     if (RHS->isNullValue())
2477       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2478
2479     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2480       // xor (setcc A, B), true = not (setcc A, B) = setncc A, B
2481       if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(Op0I))
2482         if (RHS == ConstantBool::True && SCI->hasOneUse())
2483           return new SetCondInst(SCI->getInverseCondition(),
2484                                  SCI->getOperand(0), SCI->getOperand(1));
2485
2486       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
2487       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
2488         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
2489           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
2490           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
2491                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
2492           return BinaryOperator::createAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
2493         }
2494
2495       // ~(~X & Y) --> (X | ~Y)
2496       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And && RHS->isAllOnesValue()) {
2497         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
2498         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
2499           Instruction *NotY =
2500             BinaryOperator::createNot(Op0I->getOperand(1),
2501                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
2502           InsertNewInstBefore(NotY, I);
2503           return BinaryOperator::createOr(Op0NotVal, NotY);
2504         }
2505       }
2506
2507       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
2508         switch (Op0I->getOpcode()) {
2509         case Instruction::Add:
2510           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
2511           if (RHS->isAllOnesValue()) {
2512             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
2513             return BinaryOperator::createSub(
2514                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
2515                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
2516                                           Op0I->getOperand(0));
2517           }
2518           break;
2519         case Instruction::And:
2520           // (X & C1) ^ C2 --> (X & C1) | C2 iff (C1&C2) == 0
2521           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI)->isNullValue())
2522             return BinaryOperator::createOr(Op0, RHS);
2523           break;
2524         case Instruction::Or:
2525           // (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
2526           if (ConstantExpr::getAnd(RHS, Op0CI) == RHS)
2527             return BinaryOperator::createAnd(Op0, ConstantExpr::getNot(RHS));
2528           break;
2529         default: break;
2530         }
2531     }
2532
2533     // Try to fold constant and into select arguments.
2534     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2535       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2536         return R;
2537     if (isa<PHINode>(Op0))
2538       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2539         return NV;
2540   }
2541
2542   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
2543     if (X == Op1)
2544       return ReplaceInstUsesWith(I,
2545                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2546
2547   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
2548     if (X == Op0)
2549       return ReplaceInstUsesWith(I,
2550                                 ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType()));
2551
2552   if (Instruction *Op1I = dyn_cast<Instruction>(Op1))
2553     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Or) {
2554       if (Op1I->getOperand(0) == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
2555         cast<BinaryOperator>(Op1I)->swapOperands();
2556         I.swapOperands();
2557         std::swap(Op0, Op1);
2558       } else if (Op1I->getOperand(1) == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
2559         I.swapOperands();
2560         std::swap(Op0, Op1);
2561       }
2562     } else if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2563       if (Op0 == Op1I->getOperand(0))                        // A^(A^B) == B
2564         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(1));
2565       else if (Op0 == Op1I->getOperand(1))                   // A^(B^A) == B
2566         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1I->getOperand(0));
2567     }
2568
2569   if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2570     if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or && Op0I->hasOneUse()) {
2571       if (Op0I->getOperand(0) == Op1)                // (B|A)^B == (A|B)^B
2572         cast<BinaryOperator>(Op0I)->swapOperands();
2573       if (Op0I->getOperand(1) == Op1) {              // (A|B)^B == A & ~B
2574         Value *NotB = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(Op1,
2575                                                      Op1->getName()+".not"), I);
2576         return BinaryOperator::createAnd(Op0I->getOperand(0), NotB);
2577       }
2578     } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Xor) {
2579       if (Op1 == Op0I->getOperand(0))                        // (A^B)^A == B
2580         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2581       else if (Op1 == Op0I->getOperand(1))                   // (B^A)^A == B
2582         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2583     }
2584
2585   // (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2586   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
2587   if (match(Op0, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
2588       match(Op1, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))) &&
2589       ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue())
2590     return BinaryOperator::createOr(Op0, Op1);
2591
2592   // (setcc1 A, B) ^ (setcc2 A, B) --> (setcc3 A, B)
2593   if (SetCondInst *RHS = dyn_cast<SetCondInst>(I.getOperand(1)))
2594     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldSetCCLogical(*this, RHS)))
2595       return R;
2596
2597   return Changed ? &I : 0;
2598 }
2599
2600 /// MulWithOverflow - Compute Result = In1*In2, returning true if the result
2601 /// overflowed for this type.
2602 static bool MulWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2603                             ConstantInt *In2) {
2604   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getMul(In1, In2));
2605   return !In2->isNullValue() && ConstantExpr::getDiv(Result, In2) != In1;
2606 }
2607
2608 static bool isPositive(ConstantInt *C) {
2609   return cast<ConstantSInt>(C)->getValue() >= 0;
2610 }
2611
2612 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
2613 /// overflowed for this type.
2614 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
2615                             ConstantInt *In2) {
2616   Result = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getAdd(In1, In2));
2617
2618   if (In1->getType()->isUnsigned())
2619     return cast<ConstantUInt>(Result)->getValue() <
2620            cast<ConstantUInt>(In1)->getValue();
2621   if (isPositive(In1) != isPositive(In2))
2622     return false;
2623   if (isPositive(In1))
2624     return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() <
2625            cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2626   return cast<ConstantSInt>(Result)->getValue() >
2627          cast<ConstantSInt>(In1)->getValue();
2628 }
2629
2630 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
2631 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
2632 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
2633 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
2634   TargetData &TD = IC.getTargetData();
2635   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
2636   const Type *UIntPtrTy = TD.getIntPtrType();
2637   const Type *SIntPtrTy = UIntPtrTy->getSignedVersion();
2638   Value *Result = Constant::getNullValue(SIntPtrTy);
2639
2640   // Build a mask for high order bits.
2641   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-TD.getPointerSize()*8);
2642
2643   for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2644     Value *Op = GEP->getOperand(i);
2645     uint64_t Size = TD.getTypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
2646     Constant *Scale = ConstantExpr::getCast(ConstantUInt::get(UIntPtrTy, Size),
2647                                             SIntPtrTy);
2648     if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op)) {
2649       if (!OpC->isNullValue()) {
2650         OpC = ConstantExpr::getCast(OpC, SIntPtrTy);
2651         Scale = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
2652         if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
2653           Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
2654         else {
2655           // Emit an add instruction.
2656           Result = IC.InsertNewInstBefore(
2657              BinaryOperator::createAdd(Result, Scale,
2658                                        GEP->getName()+".offs"), I);
2659         }
2660       }
2661     } else {
2662       // Convert to correct type.
2663       Op = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, SIntPtrTy,
2664                                                Op->getName()+".c"), I);
2665       if (Size != 1)
2666         // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
2667         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createMul(Op, Scale,
2668                                                     GEP->getName()+".idx"), I);
2669
2670       // Emit an add instruction.
2671       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createAdd(Op, Result,
2672                                                     GEP->getName()+".offs"), I);
2673     }
2674   }
2675   return Result;
2676 }
2677
2678 /// FoldGEPSetCC - Fold comparisons between a GEP instruction and something
2679 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
2680 Instruction *InstCombiner::FoldGEPSetCC(User *GEPLHS, Value *RHS,
2681                                         Instruction::BinaryOps Cond,
2682                                         Instruction &I) {
2683   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
2684
2685   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(RHS))
2686     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType()))
2687       RHS = CI->getOperand(0);
2688
2689   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
2690   if (PtrBase == RHS) {
2691     // As an optimization, we don't actually have to compute the actual value of
2692     // OFFSET if this is a seteq or setne comparison, just return whether each
2693     // index is zero or not.
2694     if (Cond == Instruction::SetEQ || Cond == Instruction::SetNE) {
2695       Instruction *InVal = 0;
2696       gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEPLHS);
2697       for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI) {
2698         bool EmitIt = true;
2699         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))) {
2700           if (isa<UndefValue>(C))  // undef index -> undef.
2701             return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2702           if (C->isNullValue())
2703             EmitIt = false;
2704           else if (TD->getTypeSize(GTI.getIndexedType()) == 0) {
2705             EmitIt = false;  // This is indexing into a zero sized array?
2706           } else if (isa<ConstantInt>(C))
2707             return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2708                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetNE));
2709         }
2710
2711         if (EmitIt) {
2712           Instruction *Comp =
2713             new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(i),
2714                     Constant::getNullValue(GEPLHS->getOperand(i)->getType()));
2715           if (InVal == 0)
2716             InVal = Comp;
2717           else {
2718             InVal = InsertNewInstBefore(InVal, I);
2719             InsertNewInstBefore(Comp, I);
2720             if (Cond == Instruction::SetNE)   // True if any are unequal
2721               InVal = BinaryOperator::createOr(InVal, Comp);
2722             else                              // True if all are equal
2723               InVal = BinaryOperator::createAnd(InVal, Comp);
2724           }
2725         }
2726       }
2727
2728       if (InVal)
2729         return InVal;
2730       else
2731         ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here, all indexes = 0
2732                             ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2733     }
2734
2735     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2736     // the result to fold to a constant!
2737     if (isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) {
2738       // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
2739       Value *Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2740       return new SetCondInst(Cond, Offset,
2741                              Constant::getNullValue(Offset->getType()));
2742     }
2743   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
2744     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
2745     // compare the base pointer.
2746     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
2747       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
2748       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
2749                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
2750       if (IndicesTheSame)
2751         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2752           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2753             IndicesTheSame = false;
2754             break;
2755           }
2756
2757       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
2758       if (IndicesTheSame)
2759         return new SetCondInst(Cond, GEPLHS->getOperand(0),
2760                                GEPRHS->getOperand(0));
2761
2762       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
2763       // different, bail out.
2764       return 0;
2765     }
2766
2767     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
2768     bool AllZeros = true;
2769     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2770       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
2771           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2772         AllZeros = false;
2773         break;
2774       }
2775     if (AllZeros)
2776       return FoldGEPSetCC(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
2777                           SetCondInst::getSwappedCondition(Cond), I);
2778
2779     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
2780     AllZeros = true;
2781     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2782       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
2783           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
2784         AllZeros = false;
2785         break;
2786       }
2787     if (AllZeros)
2788       return FoldGEPSetCC(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
2789
2790     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
2791       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
2792       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
2793       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
2794       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
2795         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
2796           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
2797                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
2798             // Irreconcilable differences.
2799             NumDifferences = 2;
2800             break;
2801           } else {
2802             if (NumDifferences++) break;
2803             DiffOperand = i;
2804           }
2805         }
2806
2807       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
2808         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
2809                                  ConstantBool::get(Cond == Instruction::SetEQ));
2810       else if (NumDifferences == 1) {
2811         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
2812         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
2813
2814         // Convert the operands to signed values to make sure to perform a
2815         // signed comparison.
2816         const Type *NewTy = LHSV->getType()->getSignedVersion();
2817         if (LHSV->getType() != NewTy)
2818           LHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(LHSV, NewTy,
2819                                                   LHSV->getName()), I);
2820         if (RHSV->getType() != NewTy)
2821           RHSV = InsertNewInstBefore(new CastInst(RHSV, NewTy,
2822                                                   RHSV->getName()), I);
2823         return new SetCondInst(Cond, LHSV, RHSV);
2824       }
2825     }
2826
2827     // Only lower this if the setcc is the only user of the GEP or if we expect
2828     // the result to fold to a constant!
2829     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
2830         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
2831       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
2832       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
2833       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
2834       return new SetCondInst(Cond, L, R);
2835     }
2836   }
2837   return 0;
2838 }
2839
2840
2841 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInst(SetCondInst &I) {
2842   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2843   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2844   const Type *Ty = Op0->getType();
2845
2846   // setcc X, X
2847   if (Op0 == Op1)
2848     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isTrueWhenEqual(I)));
2849
2850   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X setcc undef -> undef
2851     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::BoolTy));
2852
2853   // setcc <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
2854   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
2855   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
2856        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
2857       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
2858        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
2859     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(!isTrueWhenEqual(I)));
2860
2861   // setcc's with boolean values can always be turned into bitwise operations
2862   if (Ty == Type::BoolTy) {
2863     switch (I.getOpcode()) {
2864     default: assert(0 && "Invalid setcc instruction!");
2865     case Instruction::SetEQ: {     //  seteq bool %A, %B -> ~(A^B)
2866       Instruction *Xor = BinaryOperator::createXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
2867       InsertNewInstBefore(Xor, I);
2868       return BinaryOperator::createNot(Xor);
2869     }
2870     case Instruction::SetNE:
2871       return BinaryOperator::createXor(Op0, Op1);
2872
2873     case Instruction::SetGT:
2874       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setgt -> setlt
2875       // FALL THROUGH
2876     case Instruction::SetLT: {               // setlt bool A, B -> ~X & Y
2877       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2878       InsertNewInstBefore(Not, I);
2879       return BinaryOperator::createAnd(Not, Op1);
2880     }
2881     case Instruction::SetGE:
2882       std::swap(Op0, Op1);                   // Change setge -> setle
2883       // FALL THROUGH
2884     case Instruction::SetLE: {     //  setle bool %A, %B -> ~A | B
2885       Instruction *Not = BinaryOperator::createNot(Op0, I.getName()+"tmp");
2886       InsertNewInstBefore(Not, I);
2887       return BinaryOperator::createOr(Not, Op1);
2888     }
2889     }
2890   }
2891
2892   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
2893   // can be folded into the comparison.
2894   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2895     // Check to see if we are comparing against the minimum or maximum value...
2896     if (CI->isMinValue()) {
2897       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN -> FALSE
2898         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2899       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN -> TRUE
2900         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2901       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MIN -> A == MIN
2902         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2903       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MIN -> A != MIN
2904         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2905
2906     } else if (CI->isMaxValue()) {
2907       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX -> FALSE
2908         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2909       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX -> TRUE
2910         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2911       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MAX -> A == MAX
2912         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, Op1);
2913       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MAX -> A != MAX
2914         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, Op1);
2915
2916       // Comparing against a value really close to min or max?
2917     } else if (isMinValuePlusOne(CI)) {
2918       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT)       // A < MIN+1 -> A == MIN
2919         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, SubOne(CI));
2920       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)       // A >= MIN-1 -> A != MIN
2921         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, SubOne(CI));
2922
2923     } else if (isMaxValueMinusOne(CI)) {
2924       if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT)       // A > MAX-1 -> A == MAX
2925         return BinaryOperator::createSetEQ(Op0, AddOne(CI));
2926       if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)       // A <= MAX-1 -> A != MAX
2927         return BinaryOperator::createSetNE(Op0, AddOne(CI));
2928     }
2929
2930     // If we still have a setle or setge instruction, turn it into the
2931     // appropriate setlt or setgt instruction.  Since the border cases have
2932     // already been handled above, this requires little checking.
2933     //
2934     if (I.getOpcode() == Instruction::SetLE)
2935       return BinaryOperator::createSetLT(Op0, AddOne(CI));
2936     if (I.getOpcode() == Instruction::SetGE)
2937       return BinaryOperator::createSetGT(Op0, SubOne(CI));
2938
2939     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2940       switch (LHSI->getOpcode()) {
2941       case Instruction::And:
2942         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
2943             LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
2944           // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
2945           // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
2946           // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
2947           // access.
2948           ShiftInst *Shift = dyn_cast<ShiftInst>(LHSI->getOperand(0));
2949           ConstantUInt *ShAmt;
2950           ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantUInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
2951           ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
2952           const Type *Ty = LHSI->getType();
2953
2954           // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
2955           // into the mask.  This can only happen with signed shift
2956           // rights, as they sign-extend.
2957           if (ShAmt) {
2958             bool CanFold = Shift->getOpcode() != Instruction::Shr ||
2959                            Shift->getType()->isUnsigned();
2960             if (!CanFold) {
2961               // To test for the bad case of the signed shr, see if any
2962               // of the bits shifted in could be tested after the mask.
2963               int ShAmtVal = Ty->getPrimitiveSizeInBits()-ShAmt->getValue();
2964               if (ShAmtVal < 0) ShAmtVal = 0; // Out of range shift.
2965
2966               Constant *OShAmt = ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShAmtVal);
2967               Constant *ShVal =
2968                 ConstantExpr::getShl(ConstantInt::getAllOnesValue(Ty), OShAmt);
2969               if (ConstantExpr::getAnd(ShVal, AndCST)->isNullValue())
2970                 CanFold = true;
2971             }
2972
2973             if (CanFold) {
2974               Constant *NewCst;
2975               if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2976                 NewCst = ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt);
2977               else
2978                 NewCst = ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt);
2979
2980               // Check to see if we are shifting out any of the bits being
2981               // compared.
2982               if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != CI){
2983                 // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
2984                 // As a special case, check to see if this means that the
2985                 // result is always true or false now.
2986                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
2987                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
2988                 if (I.getOpcode() == Instruction::SetNE)
2989                   return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
2990               } else {
2991                 I.setOperand(1, NewCst);
2992                 Constant *NewAndCST;
2993                 if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
2994                   NewAndCST = ConstantExpr::getUShr(AndCST, ShAmt);
2995                 else
2996                   NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
2997                 LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
2998                 LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
2999                 WorkList.push_back(Shift); // Shift is dead.
3000                 AddUsesToWorkList(I);
3001                 return &I;
3002               }
3003             }
3004           }
3005         }
3006         break;
3007
3008       case Instruction::Shl:         // (setcc (shl X, ShAmt), CI)
3009         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3010           switch (I.getOpcode()) {
3011           default: break;
3012           case Instruction::SetEQ:
3013           case Instruction::SetNE: {
3014             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3015
3016             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
3017             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
3018             // simplified.
3019             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
3020               break;
3021
3022             // If we are comparing against bits always shifted out, the
3023             // comparison cannot succeed.
3024             Constant *Comp =
3025               ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getShr(CI, ShAmt), ShAmt);
3026             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
3027               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3028               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
3029               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
3030             }
3031
3032             if (LHSI->hasOneUse()) {
3033               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
3034               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
3035               uint64_t Val = (1ULL << (TypeBits-ShAmtVal))-1;
3036
3037               Constant *Mask;
3038               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
3039                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
3040               } else if (ShAmtVal != 0) {
3041                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
3042               } else {
3043                 Mask = ConstantInt::getAllOnesValue(CI->getType());
3044               }
3045
3046               Instruction *AndI =
3047                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
3048                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
3049               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
3050               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
3051                                      ConstantExpr::getUShr(CI, ShAmt));
3052             }
3053           }
3054           }
3055         }
3056         break;
3057
3058       case Instruction::Shr:         // (setcc (shr X, ShAmt), CI)
3059         if (ConstantUInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantUInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3060           switch (I.getOpcode()) {
3061           default: break;
3062           case Instruction::SetEQ:
3063           case Instruction::SetNE: {
3064
3065             // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
3066             // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
3067             // simplified.
3068             unsigned TypeBits = CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3069             if (ShAmt->getValue() >= TypeBits)
3070               break;
3071
3072             // If we are comparing against bits always shifted out, the
3073             // comparison cannot succeed.
3074             Constant *Comp =
3075               ConstantExpr::getShr(ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt), ShAmt);
3076
3077             if (Comp != CI) {// Comparing against a bit that we know is zero.
3078               bool IsSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3079               Constant *Cst = ConstantBool::get(IsSetNE);
3080               return ReplaceInstUsesWith(I, Cst);
3081             }
3082
3083             if (LHSI->hasOneUse() || CI->isNullValue()) {
3084               unsigned ShAmtVal = (unsigned)ShAmt->getValue();
3085
3086               // Otherwise strength reduce the shift into an and.
3087               uint64_t Val = ~0ULL;          // All ones.
3088               Val <<= ShAmtVal;              // Shift over to the right spot.
3089
3090               Constant *Mask;
3091               if (CI->getType()->isUnsigned()) {
3092                 Val &= ~0ULL >> (64-TypeBits);
3093                 Mask = ConstantUInt::get(CI->getType(), Val);
3094               } else {
3095                 Mask = ConstantSInt::get(CI->getType(), Val);
3096               }
3097
3098               Instruction *AndI =
3099                 BinaryOperator::createAnd(LHSI->getOperand(0),
3100                                           Mask, LHSI->getName()+".mask");
3101               Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, I);
3102               return new SetCondInst(I.getOpcode(), And,
3103                                      ConstantExpr::getShl(CI, ShAmt));
3104             }
3105             break;
3106           }
3107           }
3108         }
3109         break;
3110
3111       case Instruction::Div:
3112         // Fold: (div X, C1) op C2 -> range check
3113         if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
3114           // Fold this div into the comparison, producing a range check.
3115           // Determine, based on the divide type, what the range is being
3116           // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember
3117           // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
3118           bool LoOverflow = false, HiOverflow = 0;
3119           ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
3120
3121           ConstantInt *Prod;
3122           bool ProdOV = MulWithOverflow(Prod, CI, DivRHS);
3123
3124           Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
3125
3126           if (DivRHS->isNullValue()) {  // Don't hack on divide by zeros.
3127           } else if (LHSI->getType()->isUnsigned()) {  // udiv
3128             LoBound = Prod;
3129             LoOverflow = ProdOV;
3130             HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS);
3131           } else if (isPositive(DivRHS)) {             // Divisor is > 0.
3132             if (CI->isNullValue()) {       // (X / pos) op 0
3133               // Can't overflow.
3134               LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
3135               HiBound = DivRHS;
3136             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / pos) op pos
3137               LoBound = Prod;
3138               LoOverflow = ProdOV;
3139               HiOverflow = ProdOV || AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS);
3140             } else {                       // (X / pos) op neg
3141               Constant *DivRHSH = ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS));
3142               LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod,
3143                                            cast<ConstantInt>(DivRHSH));
3144               HiBound = Prod;
3145               HiOverflow = ProdOV;
3146             }
3147           } else {                                     // Divisor is < 0.
3148             if (CI->isNullValue()) {       // (X / neg) op 0
3149               LoBound = AddOne(DivRHS);
3150               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
3151               if (HiBound == DivRHS)
3152                 LoBound = 0;  // - INTMIN = INTMIN
3153             } else if (isPositive(CI)) {   // (X / neg) op pos
3154               HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
3155               if (!LoOverflow)
3156                 LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, Prod, AddOne(DivRHS));
3157               HiBound = AddOne(Prod);
3158             } else {                       // (X / neg) op neg
3159               LoBound = Prod;
3160               LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
3161               HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getSub(Prod, DivRHS));
3162             }
3163
3164             // Dividing by a negate swaps the condition.
3165             Opcode = SetCondInst::getSwappedCondition(Opcode);
3166           }
3167
3168           if (LoBound) {
3169             Value *X = LHSI->getOperand(0);
3170             switch (Opcode) {
3171             default: assert(0 && "Unhandled setcc opcode!");
3172             case Instruction::SetEQ:
3173               if (LoOverflow && HiOverflow)
3174                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3175               else if (HiOverflow)
3176                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, LoBound);
3177               else if (LoOverflow)
3178                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, HiBound);
3179               else
3180                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, true, I);
3181             case Instruction::SetNE:
3182               if (LoOverflow && HiOverflow)
3183                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::True);
3184               else if (HiOverflow)
3185                 return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
3186               else if (LoOverflow)
3187                 return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
3188               else
3189                 return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, false, I);
3190             case Instruction::SetLT:
3191               if (LoOverflow)
3192                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3193               return new SetCondInst(Instruction::SetLT, X, LoBound);
3194             case Instruction::SetGT:
3195               if (HiOverflow)
3196                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::False);
3197               return new SetCondInst(Instruction::SetGE, X, HiBound);
3198             }
3199           }
3200         }
3201         break;
3202       }
3203
3204     // Simplify seteq and setne instructions...
3205     if (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3206         I.getOpcode() == Instruction::SetNE) {
3207       bool isSetNE = I.getOpcode() == Instruction::SetNE;
3208
3209       // If the first operand is (and|or|xor) with a constant, and the second
3210       // operand is a constant, simplify a bit.
3211       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3212         switch (BO->getOpcode()) {
3213         case Instruction::Rem:
3214           // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
3215           if (CI->isNullValue() && isa<ConstantSInt>(BO->getOperand(1)) &&
3216               BO->hasOneUse() &&
3217               cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue() > 1) {
3218             int64_t V = cast<ConstantSInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
3219             if (isPowerOf2_64(V)) {
3220               unsigned L2 = Log2_64(V);
3221               const Type *UTy = BO->getType()->getUnsignedVersion();
3222               Value *NewX = InsertNewInstBefore(new CastInst(BO->getOperand(0),
3223                                                              UTy, "tmp"), I);
3224               Constant *RHSCst = ConstantUInt::get(UTy, 1ULL << L2);
3225               Value *NewRem =InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createRem(NewX,
3226                                                     RHSCst, BO->getName()), I);
3227               return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), NewRem,
3228                                             Constant::getNullValue(UTy));
3229             }
3230           }
3231           break;
3232
3233         case Instruction::Add:
3234           // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
3235           if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
3236             if (BO->hasOneUse())
3237               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3238                                      ConstantExpr::getSub(CI, BOp1C));
3239           } else if (CI->isNullValue()) {
3240             // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
3241             // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
3242             Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
3243
3244             if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
3245               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, NegVal);
3246             else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
3247               return new SetCondInst(I.getOpcode(), NegVal, BOp1);
3248             else if (BO->hasOneUse()) {
3249               Instruction *Neg = BinaryOperator::createNeg(BOp1, BO->getName());
3250               BO->setName("");
3251               InsertNewInstBefore(Neg, I);
3252               return new SetCondInst(I.getOpcode(), BOp0, Neg);
3253             }
3254           }
3255           break;
3256         case Instruction::Xor:
3257           // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
3258           // the explicit xor.
3259           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3260             return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3261                                   ConstantExpr::getXor(CI, BOC));
3262
3263           // FALLTHROUGH
3264         case Instruction::Sub:
3265           // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
3266           if (CI->isNullValue())
3267             return new SetCondInst(I.getOpcode(), BO->getOperand(0),
3268                                    BO->getOperand(1));
3269           break;
3270
3271         case Instruction::Or:
3272           // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
3273           // are comparing against, then the comparison could never succeed!
3274           if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
3275             Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(CI);
3276             if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
3277               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
3278           }
3279           break;
3280
3281         case Instruction::And:
3282           if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
3283             // If bits are being compared against that are and'd out, then the
3284             // comparison can never succeed!
3285             if (!ConstantExpr::getAnd(CI,
3286                                       ConstantExpr::getNot(BOC))->isNullValue())
3287               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantBool::get(isSetNE));
3288
3289             // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
3290             if (CI == BOC && isOneBitSet(CI))
3291               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetEQ :
3292                                      Instruction::SetNE, Op0,
3293                                      Constant::getNullValue(CI->getType()));
3294
3295             // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x < 0, converting X
3296             // to be a signed value as appropriate.
3297             if (isSignBit(BOC)) {
3298               Value *X = BO->getOperand(0);
3299               // If 'X' is not signed, insert a cast now...
3300               if (!BOC->getType()->isSigned()) {
3301                 const Type *DestTy = BOC->getType()->getSignedVersion();
3302                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3303               }
3304               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetLT :
3305                                          Instruction::SetGE, X,
3306                                      Constant::getNullValue(X->getType()));
3307             }
3308
3309             // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
3310             if (CI->isNullValue() && isHighOnes(BOC)) {
3311               Value *X = BO->getOperand(0);
3312               Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
3313
3314               // If 'X' is signed, insert a cast now.
3315               if (NegX->getType()->isSigned()) {
3316                 const Type *DestTy = NegX->getType()->getUnsignedVersion();
3317                 X = InsertCastBefore(X, DestTy, I);
3318                 NegX = ConstantExpr::getCast(NegX, DestTy);
3319               }
3320
3321               return new SetCondInst(isSetNE ? Instruction::SetGE :
3322                                      Instruction::SetLT, X, NegX);
3323             }
3324
3325           }
3326         default: break;
3327         }
3328       }
3329     } else {  // Not a SetEQ/SetNE
3330       // If the LHS is a cast from an integral value of the same size,
3331       if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3332         Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
3333         const Type *SrcTy = CastOp->getType();
3334         unsigned SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3335         if (SrcTy != Cast->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3336             SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3337           assert((SrcTy->isSigned() ^ Cast->getType()->isSigned()) &&
3338                  "Source and destination signednesses should differ!");
3339           if (Cast->getType()->isSigned()) {
3340             // If this is a signed comparison, check for comparisons in the
3341             // vicinity of zero.
3342             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT && CI->isNullValue())
3343               // X < 0  => x > 127
3344               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3345                          ConstantUInt::get(SrcTy, (1ULL << (SrcTySize-1))-1));
3346             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3347                      cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() == -1)
3348               // X > -1  => x < 128
3349               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3350                          ConstantUInt::get(SrcTy, 1ULL << (SrcTySize-1)));
3351           } else {
3352             ConstantUInt *CUI = cast<ConstantUInt>(CI);
3353             if (I.getOpcode() == Instruction::SetLT &&
3354                 CUI->getValue() == 1ULL << (SrcTySize-1))
3355               // X < 128 => X > -1
3356               return BinaryOperator::createSetGT(CastOp,
3357                                                  ConstantSInt::get(SrcTy, -1));
3358             else if (I.getOpcode() == Instruction::SetGT &&
3359                      CUI->getValue() == (1ULL << (SrcTySize-1))-1)
3360               // X > 127 => X < 0
3361               return BinaryOperator::createSetLT(CastOp,
3362                                                  Constant::getNullValue(SrcTy));
3363           }
3364         }
3365       }
3366     }
3367   }
3368
3369   // Handle setcc with constant RHS's that can be integer, FP or pointer.
3370   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3371     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
3372       switch (LHSI->getOpcode()) {
3373       case Instruction::GetElementPtr:
3374         if (RHSC->isNullValue()) {
3375           // Transform setcc GEP P, int 0, int 0, int 0, null -> setcc P, null
3376           bool isAllZeros = true;
3377           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
3378             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
3379                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
3380               isAllZeros = false;
3381               break;
3382             }
3383           if (isAllZeros)
3384             return new SetCondInst(I.getOpcode(), LHSI->getOperand(0),
3385                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
3386         }
3387         break;
3388
3389       case Instruction::PHI:
3390         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3391           return NV;
3392         break;
3393       case Instruction::Select:
3394         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
3395         // comparison into the select arms, which will cause one to be
3396         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
3397         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
3398         if (LHSI->hasOneUse()) {
3399           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
3400             // Fold the known value into the constant operand.
3401             Op1 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3402             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3403             Op2 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3404                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
3405                                                       I.getName()), I);
3406           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
3407             // Fold the known value into the constant operand.
3408             Op2 = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C, RHSC);
3409             // Insert a new SetCC of the other select operand.
3410             Op1 = InsertNewInstBefore(new SetCondInst(I.getOpcode(),
3411                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
3412                                                       I.getName()), I);
3413           }
3414         }
3415
3416         if (Op1)
3417           return new SelectInst(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
3418         break;
3419       }
3420   }
3421
3422   // If we can optimize a 'setcc GEP, P' or 'setcc P, GEP', do so now.
3423   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
3424     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op1, I.getOpcode(), I))
3425       return NI;
3426   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
3427     if (Instruction *NI = FoldGEPSetCC(GEP, Op0,
3428                            SetCondInst::getSwappedCondition(I.getOpcode()), I))
3429       return NI;
3430
3431   // Test to see if the operands of the setcc are casted versions of other
3432   // values.  If the cast can be stripped off both arguments, we do so now.
3433   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3434     Value *CastOp0 = CI->getOperand(0);
3435     if (CastOp0->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(CI->getType()) &&
3436         (isa<Constant>(Op1) || isa<CastInst>(Op1)) &&
3437         (I.getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
3438          I.getOpcode() == Instruction::SetNE)) {
3439       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
3440       // operand, where it can often be eliminated completely.
3441       Op0 = CastOp0;
3442
3443       // If operand #1 is a cast instruction, see if we can eliminate it as
3444       // well.
3445       if (CastInst *CI2 = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3446         if (CI2->getOperand(0)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(
3447                                                                Op0->getType()))
3448           Op1 = CI2->getOperand(0);
3449
3450       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
3451       if (Op1->getType() != Op0->getType())
3452         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
3453           Op1 = ConstantExpr::getCast(Op1C, Op0->getType());
3454         } else {
3455           // Otherwise, cast the RHS right before the setcc
3456           Op1 = new CastInst(Op1, Op0->getType(), Op1->getName());
3457           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Op1), I);
3458         }
3459       return BinaryOperator::create(I.getOpcode(), Op0, Op1);
3460     }
3461
3462     // Handle the special case of: setcc (cast bool to X), <cst>
3463     // This comes up when you have code like
3464     //   int X = A < B;
3465     //   if (X) ...
3466     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
3467     // with a constant or another cast from the same type.
3468     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
3469       if (Instruction *R = visitSetCondInstWithCastAndCast(I))
3470         return R;
3471   }
3472   return Changed ? &I : 0;
3473 }
3474
3475 // visitSetCondInstWithCastAndCast - Handle setcond (cast x to y), (cast/cst).
3476 // We only handle extending casts so far.
3477 //
3478 Instruction *InstCombiner::visitSetCondInstWithCastAndCast(SetCondInst &SCI) {
3479   Value *LHSCIOp = cast<CastInst>(SCI.getOperand(0))->getOperand(0);
3480   const Type *SrcTy = LHSCIOp->getType();
3481   const Type *DestTy = SCI.getOperand(0)->getType();
3482   Value *RHSCIOp;
3483
3484   if (!DestTy->isIntegral() || !SrcTy->isIntegral())
3485     return 0;
3486
3487   unsigned SrcBits  = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
3488   unsigned DestBits = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
3489   if (SrcBits >= DestBits) return 0;  // Only handle extending cast.
3490
3491   // Is this a sign or zero extension?
3492   bool isSignSrc  = SrcTy->isSigned();
3493   bool isSignDest = DestTy->isSigned();
3494
3495   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(SCI.getOperand(1))) {
3496     // Not an extension from the same type?
3497     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
3498     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) return 0;
3499   } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(SCI.getOperand(1))) {
3500     // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
3501     // reextended to DestTy.
3502     Constant *Res = ConstantExpr::getCast(CI, SrcTy);
3503
3504     if (ConstantExpr::getCast(Res, DestTy) == CI) {
3505       RHSCIOp = Res;
3506     } else {
3507       // If the value cannot be represented in the shorter type, we cannot emit
3508       // a simple comparison.
3509       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetEQ)
3510         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::False);
3511       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetNE)
3512         return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantBool::True);
3513
3514       // Evaluate the comparison for LT.
3515       Value *Result;
3516       if (DestTy->isSigned()) {
3517         // We're performing a signed comparison.
3518         if (isSignSrc) {
3519           // Signed extend and signed comparison.
3520           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0) // X < (small) --> false
3521             Result = ConstantBool::False;
3522           else
3523             Result = ConstantBool::True;              // X < (large) --> true
3524         } else {
3525           // Unsigned extend and signed comparison.
3526           if (cast<ConstantSInt>(CI)->getValue() < 0)
3527             Result = ConstantBool::False;
3528           else
3529             Result = ConstantBool::True;
3530         }
3531       } else {
3532         // We're performing an unsigned comparison.
3533         if (!isSignSrc) {
3534           // Unsigned extend & compare -> always true.
3535           Result = ConstantBool::True;
3536         } else {
3537           // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
3538           // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
3539           Constant *NegOne = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy);
3540           Result = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createSetGT(LHSCIOp,
3541                                                   NegOne, SCI.getName()), SCI);
3542         }
3543       }
3544
3545       // Finally, return the value computed.
3546       if (SCI.getOpcode() == Instruction::SetLT) {
3547         return ReplaceInstUsesWith(SCI, Result);
3548       } else {
3549         assert(SCI.getOpcode()==Instruction::SetGT &&"SetCC should be folded!");
3550         if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
3551           return ReplaceInstUsesWith(SCI, ConstantExpr::getNot(CI));
3552         else
3553           return BinaryOperator::createNot(Result);
3554       }
3555     }
3556   } else {
3557     return 0;
3558   }
3559
3560   // Okay, just insert a compare of the reduced operands now!
3561   return BinaryOperator::create(SCI.getOpcode(), LHSCIOp, RHSCIOp);
3562 }
3563
3564 Instruction *InstCombiner::visitShiftInst(ShiftInst &I) {
3565   assert(I.getOperand(1)->getType() == Type::UByteTy);
3566   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3567   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3568
3569   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
3570   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
3571   if (Op1 == Constant::getNullValue(Type::UByteTy) ||
3572       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
3573     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3574
3575   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            // undef >>s X -> undef
3576     if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned())
3577       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3578     else                         // undef << X -> 0   AND  undef >>u X -> 0
3579       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3580   }
3581   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
3582     if (isLeftShift || I.getType()->isUnsigned())// X << undef, X >>u undef -> 0
3583       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3584     else
3585       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          // X >>s undef -> X
3586   }
3587
3588   // shr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
3589   if (!isLeftShift)
3590     if (ConstantSInt *CSI = dyn_cast<ConstantSInt>(Op0))
3591       if (CSI->isAllOnesValue())
3592         return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
3593
3594   // Try to fold constant and into select arguments.
3595   if (isa<Constant>(Op0))
3596     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
3597       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3598         return R;
3599
3600   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
3601   if (!isLeftShift && I.getType()->isSigned()) {
3602     if (MaskedValueIsZero(Op0, ConstantInt::getMinValue(I.getType()))) {
3603       Value *V = InsertCastBefore(Op0, I.getType()->getUnsignedVersion(), I);
3604       V = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, V, Op1,
3605                                             I.getName()), I);
3606       return new CastInst(V, I.getType());
3607     }
3608   }
3609
3610   if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op1))
3611     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
3612       return Res;
3613   return 0;
3614 }
3615
3616 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantUInt *Op1,
3617                                                ShiftInst &I) {
3618   bool isLeftShift = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
3619   bool isSignedShift = Op0->getType()->isSigned();
3620   bool isUnsignedShift = !isSignedShift;
3621
3622   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
3623   // of a signed value.
3624   //
3625   unsigned TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3626   if (Op1->getValue() >= TypeBits) {
3627     if (isUnsignedShift || isLeftShift)
3628       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
3629     else {
3630       I.setOperand(1, ConstantUInt::get(Type::UByteTy, TypeBits-1));
3631       return &I;
3632     }
3633   }
3634
3635   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
3636   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
3637     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
3638       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
3639         return BinaryOperator::createMul(BO->getOperand(0),
3640                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
3641
3642   // Try to fold constant and into select arguments.
3643   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3644     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3645       return R;
3646   if (isa<PHINode>(Op0))
3647     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3648       return NV;
3649
3650   if (Op0->hasOneUse()) {
3651     // If this is a SHL of a sign-extending cast, see if we can turn the input
3652     // into a zero extending cast (a simple strength reduction).
3653     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3654       const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
3655       if (isLeftShift && SrcTy->isInteger() && SrcTy->isSigned() &&
3656           SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() <
3657           CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
3658         // We can change it to a zero extension if we are shifting out all of
3659         // the sign extended bits.  To check this, form a mask of all of the
3660         // sign extend bits, then shift them left and see if we have anything
3661         // left.
3662         Constant *Mask = ConstantIntegral::getAllOnesValue(SrcTy); //     1111
3663         Mask = ConstantExpr::getZeroExtend(Mask, CI->getType());   // 00001111
3664         Mask = ConstantExpr::getNot(Mask);   // 1's in the sign bits: 11110000
3665         if (ConstantExpr::getShl(Mask, Op1)->isNullValue()) {
3666           // If the shift is nuking all of the sign bits, change this to a
3667           // zero extension cast.  To do this, cast the cast input to
3668           // unsigned, then to the requested size.
3669           Value *CastOp = CI->getOperand(0);
3670           Instruction *NC =
3671             new CastInst(CastOp, CastOp->getType()->getUnsignedVersion(),
3672                          CI->getName()+".uns");
3673           NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3674           // Finally, insert a replacement for CI.
3675           NC = new CastInst(NC, CI->getType(), CI->getName());
3676           CI->setName("");
3677           NC = InsertNewInstBefore(NC, I);
3678           WorkList.push_back(CI);  // Delete CI later.
3679           I.setOperand(0, NC);
3680           return &I;               // The SHL operand was modified.
3681         }
3682       }
3683     }
3684
3685     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
3686       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3687       Value *V1, *V2;
3688       ConstantInt *CC;
3689       switch (Op0BO->getOpcode()) {
3690         default: break;
3691         case Instruction::Add:
3692         case Instruction::And:
3693         case Instruction::Or:
3694         case Instruction::Xor:
3695           // These operators commute.
3696           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3697           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
3698               match(Op0BO->getOperand(1),
3699                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
3700             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3701                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
3702                                             Op0BO->getName());
3703             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3704             Instruction *X = BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS,
3705                                                     V1,
3706                                                     Op0BO->getOperand(1)->getName());
3707             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
3708             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
3709             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
3710             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
3711           }
3712
3713           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
3714           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
3715               match(Op0BO->getOperand(1),
3716                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
3717                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
3718               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(1))->getOperand(0)->hasOneUse()) {
3719             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3720                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
3721                                             Op0BO->getName());
3722             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3723             Instruction *XM =
3724               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
3725                                         V1->getName()+".mask");
3726             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
3727
3728             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
3729           }
3730
3731           // FALL THROUGH.
3732         case Instruction::Sub:
3733           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
3734           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
3735               match(Op0BO->getOperand(0),
3736                     m_Shr(m_Value(V1), m_ConstantInt(CC))) && CC == Op1) {
3737             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3738                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
3739                                             Op0BO->getName());
3740             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3741             Instruction *X = BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS,
3742                                                     V1,
3743                                                     Op0BO->getOperand(0)->getName());
3744             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
3745             Constant *C2 = ConstantInt::getAllOnesValue(X->getType());
3746             C2 = ConstantExpr::getShl(C2, Op1);
3747             return BinaryOperator::createAnd(X, C2);
3748           }
3749
3750           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
3751               match(Op0BO->getOperand(0),
3752                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
3753                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
3754               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))->getOperand(0)->hasOneUse()) {
3755             Instruction *YS = new ShiftInst(Instruction::Shl,
3756                                             Op0BO->getOperand(1), Op1,
3757                                             Op0BO->getName());
3758             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
3759             Instruction *XM =
3760               BinaryOperator::createAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
3761                                         V1->getName()+".mask");
3762             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
3763
3764             return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
3765           }
3766
3767           break;
3768       }
3769
3770
3771       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
3772       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
3773       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
3774         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
3775         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
3776
3777         switch (Op0BO->getOpcode()) {
3778           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
3779           case Instruction::Add:
3780             isValid = isLeftShift;
3781             break;
3782           case Instruction::Or:
3783           case Instruction::Xor:
3784             highBitSet = false;
3785             break;
3786           case Instruction::And:
3787             highBitSet = true;
3788             break;
3789         }
3790
3791         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
3792         // by the logical operation, do not perform the transformation.
3793         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
3794         // the constant which would cause it to be modified for this
3795         // operation.
3796         //
3797         if (isValid && !isLeftShift && isSignedShift) {
3798           uint64_t Val = Op0C->getRawValue();
3799           isValid = ((Val & (1 << (TypeBits-1))) != 0) == highBitSet;
3800         }
3801
3802         if (isValid) {
3803           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
3804
3805           Instruction *NewShift =
3806             new ShiftInst(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1,
3807                           Op0BO->getName());
3808           Op0BO->setName("");
3809           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
3810
3811           return BinaryOperator::create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
3812                                         NewRHS);
3813         }
3814       }
3815     }
3816   }
3817
3818   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
3819   ShiftInst *ShiftOp = 0;
3820   if (ShiftInst *Op0SI = dyn_cast<ShiftInst>(Op0))
3821     ShiftOp = Op0SI;
3822   else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3823     // If this is a noop-integer case of a shift instruction, use the shift.
3824     if (CI->getOperand(0)->getType()->isInteger() &&
3825         CI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
3826         CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() &&
3827         isa<ShiftInst>(CI->getOperand(0))) {
3828       ShiftOp = cast<ShiftInst>(CI->getOperand(0));
3829     }
3830   }
3831
3832   if (ShiftOp && isa<ConstantUInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
3833     // Find the operands and properties of the input shift.  Note that the
3834     // signedness of the input shift may differ from the current shift if there
3835     // is a noop cast between the two.
3836     bool isShiftOfLeftShift = ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl;
3837     bool isShiftOfSignedShift = ShiftOp->getType()->isSigned();
3838     bool isShiftOfUnsignedShift = !isShiftOfSignedShift;
3839
3840     ConstantUInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantUInt>(ShiftOp->getOperand(1));
3841
3842     unsigned ShiftAmt1 = (unsigned)ShiftAmt1C->getValue();
3843     unsigned ShiftAmt2 = (unsigned)Op1->getValue();
3844
3845     // Check for (A << c1) << c2   and   (A >> c1) >> c2.
3846     if (isLeftShift == isShiftOfLeftShift) {
3847       // Do not fold these shifts if the first one is signed and the second one
3848       // is unsigned and this is a right shift.  Further, don't do any folding
3849       // on them.
3850       if (isShiftOfSignedShift && isUnsignedShift && !isLeftShift)
3851         return 0;
3852
3853       unsigned Amt = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
3854       if (Amt > Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits())
3855         Amt = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
3856
3857       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
3858       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
3859         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(), "tmp"), I);
3860       return new ShiftInst(I.getOpcode(), Op,
3861                            ConstantUInt::get(Type::UByteTy, Amt));
3862     }
3863
3864     // Check for (A << c1) >> c2 or (A >> c1) << c2.  If we are dealing with
3865     // signed types, we can only support the (A >> c1) << c2 configuration,
3866     // because it can not turn an arbitrary bit of A into a sign bit.
3867     if (isUnsignedShift || isLeftShift) {
3868       // Calculate bitmask for what gets shifted off the edge.
3869       Constant *C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(I.getType());
3870       if (isLeftShift)
3871         C = ConstantExpr::getShl(C, ShiftAmt1C);
3872       else
3873         C = ConstantExpr::getUShr(C, ShiftAmt1C);
3874
3875       Value *Op = ShiftOp->getOperand(0);
3876       if (isShiftOfSignedShift != isSignedShift)
3877         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, I.getType(),Op->getName()),I);
3878
3879       Instruction *Mask =
3880         BinaryOperator::createAnd(Op, C, Op->getName()+".mask");
3881       InsertNewInstBefore(Mask, I);
3882
3883       // Figure out what flavor of shift we should use...
3884       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
3885         return ReplaceInstUsesWith(I, Mask);  // (A << c) >> c  === A & c2
3886       } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
3887         return new ShiftInst(I.getOpcode(), Mask,
3888                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt2-ShiftAmt1));
3889       } else if (isShiftOfUnsignedShift || isShiftOfLeftShift) {
3890         if (isShiftOfUnsignedShift && !isShiftOfLeftShift && isSignedShift) {
3891           // Make sure to emit an unsigned shift right, not a signed one.
3892           Mask = InsertNewInstBefore(new CastInst(Mask,
3893                                         Mask->getType()->getUnsignedVersion(),
3894                                                   Op->getName()), I);
3895           Mask = new ShiftInst(Instruction::Shr, Mask,
3896                          ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3897           InsertNewInstBefore(Mask, I);
3898           return new CastInst(Mask, I.getType());
3899         } else {
3900           return new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Mask,
3901                     ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3902         }
3903       } else {
3904         // (X >>s C1) << C2  where C1 > C2  === (X >>s (C1-C2)) & mask
3905         Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Mask,
3906                                               I.getType()->getSignedVersion(),
3907                                               Mask->getName()), I);
3908         Instruction *Shift =
3909           new ShiftInst(ShiftOp->getOpcode(), Op,
3910                         ConstantUInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt1-ShiftAmt2));
3911         InsertNewInstBefore(Shift, I);
3912
3913         C = ConstantIntegral::getAllOnesValue(Shift->getType());
3914         C = ConstantExpr::getShl(C, Op1);
3915         Mask = BinaryOperator::createAnd(Shift, C, Op->getName()+".mask");
3916         InsertNewInstBefore(Mask, I);
3917         return new CastInst(Mask, I.getType());
3918       }
3919     } else {
3920       // We can handle signed (X << C1) >>s C2 if it's a sign extend.  In
3921       // this case, C1 == C2 and C1 is 8, 16, or 32.
3922       if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
3923         const Type *SExtType = 0;
3924         switch (ShiftAmt1) {
3925         case 8 : SExtType = Type::SByteTy; break;
3926         case 16: SExtType = Type::ShortTy; break;
3927         case 32: SExtType = Type::IntTy; break;
3928         }
3929
3930         if (SExtType) {
3931           Instruction *NewTrunc = new CastInst(ShiftOp->getOperand(0),
3932                                                SExtType, "sext");
3933           InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
3934           return new CastInst(NewTrunc, I.getType());
3935         }
3936       }
3937     }
3938   }
3939   return 0;
3940 }
3941
3942 enum CastType {
3943   Noop     = 0,
3944   Truncate = 1,
3945   Signext  = 2,
3946   Zeroext  = 3
3947 };
3948
3949 /// getCastType - In the future, we will split the cast instruction into these
3950 /// various types.  Until then, we have to do the analysis here.
3951 static CastType getCastType(const Type *Src, const Type *Dest) {
3952   assert(Src->isIntegral() && Dest->isIntegral() &&
3953          "Only works on integral types!");
3954   unsigned SrcSize = Src->getPrimitiveSizeInBits();
3955   unsigned DestSize = Dest->getPrimitiveSizeInBits();
3956
3957   if (SrcSize == DestSize) return Noop;
3958   if (SrcSize > DestSize)  return Truncate;
3959   if (Src->isSigned()) return Signext;
3960   return Zeroext;
3961 }
3962
3963
3964 // isEliminableCastOfCast - Return true if it is valid to eliminate the CI
3965 // instruction.
3966 //
3967 static bool isEliminableCastOfCast(const Type *SrcTy, const Type *MidTy,
3968                                    const Type *DstTy, TargetData *TD) {
3969
3970   // It is legal to eliminate the instruction if casting A->B->A if the sizes
3971   // are identical and the bits don't get reinterpreted (for example
3972   // int->float->int would not be allowed).
3973   if (SrcTy == DstTy && SrcTy->isLosslesslyConvertibleTo(MidTy))
3974     return true;
3975
3976   // If we are casting between pointer and integer types, treat pointers as
3977   // integers of the appropriate size for the code below.
3978   if (isa<PointerType>(SrcTy)) SrcTy = TD->getIntPtrType();
3979   if (isa<PointerType>(MidTy)) MidTy = TD->getIntPtrType();
3980   if (isa<PointerType>(DstTy)) DstTy = TD->getIntPtrType();
3981
3982   // Allow free casting and conversion of sizes as long as the sign doesn't
3983   // change...
3984   if (SrcTy->isIntegral() && MidTy->isIntegral() && DstTy->isIntegral()) {
3985     CastType FirstCast = getCastType(SrcTy, MidTy);
3986     CastType SecondCast = getCastType(MidTy, DstTy);
3987
3988     // Capture the effect of these two casts.  If the result is a legal cast,
3989     // the CastType is stored here, otherwise a special code is used.
3990     static const unsigned CastResult[] = {
3991       // First cast is noop
3992       0, 1, 2, 3,
3993       // First cast is a truncate
3994       1, 1, 4, 4,         // trunc->extend is not safe to eliminate
3995       // First cast is a sign ext
3996       2, 5, 2, 4,         // signext->zeroext never ok
3997       // First cast is a zero ext
3998       3, 5, 3, 3,
3999     };
4000
4001     unsigned Result = CastResult[FirstCast*4+SecondCast];
4002     switch (Result) {
4003     default: assert(0 && "Illegal table value!");
4004     case 0:
4005     case 1:
4006     case 2:
4007     case 3:
4008       // FIXME: in the future, when LLVM has explicit sign/zeroextends and
4009       // truncates, we could eliminate more casts.
4010       return (unsigned)getCastType(SrcTy, DstTy) == Result;
4011     case 4:
4012       return false;  // Not possible to eliminate this here.
4013     case 5:
4014       // Sign or zero extend followed by truncate is always ok if the result
4015       // is a truncate or noop.
4016       CastType ResultCast = getCastType(SrcTy, DstTy);
4017       if (ResultCast == Noop || ResultCast == Truncate)
4018         return true;
4019       // Otherwise we are still growing the value, we are only safe if the
4020       // result will match the sign/zeroextendness of the result.
4021       return ResultCast == FirstCast;
4022     }
4023   }
4024
4025   // If this is a cast from 'float -> double -> integer', cast from
4026   // 'float -> integer' directly, as the value isn't changed by the
4027   // float->double conversion.
4028   if (SrcTy->isFloatingPoint() && MidTy->isFloatingPoint() &&
4029       DstTy->isIntegral() &&
4030       SrcTy->getPrimitiveSize() < MidTy->getPrimitiveSize())
4031     return true;
4032
4033   return false;
4034 }
4035
4036 static bool ValueRequiresCast(const Value *V, const Type *Ty, TargetData *TD) {
4037   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
4038   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
4039     if (isEliminableCastOfCast(CI->getOperand(0)->getType(), CI->getType(), Ty,
4040                                TD))
4041       return false;
4042   return true;
4043 }
4044
4045 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
4046 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
4047 /// casts that are known to not do anything...
4048 ///
4049 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Value *V, const Type *DestTy,
4050                                              Instruction *InsertBefore) {
4051   if (V->getType() == DestTy) return V;
4052   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
4053     return ConstantExpr::getCast(C, DestTy);
4054
4055   CastInst *CI = new CastInst(V, DestTy, V->getName());
4056   InsertNewInstBefore(CI, *InsertBefore);
4057   return CI;
4058 }
4059
4060 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
4061 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
4062 /// X*Scale+Offset.
4063 ///
4064 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
4065                                         unsigned &Offset) {
4066   assert(Val->getType() == Type::UIntTy && "Unexpected allocation size type!");
4067   if (ConstantUInt *CI = dyn_cast<ConstantUInt>(Val)) {
4068     Offset = CI->getValue();
4069     Scale  = 1;
4070     return ConstantUInt::get(Type::UIntTy, 0);
4071   } else if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Val)) {
4072     if (I->getNumOperands() == 2) {
4073       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(I->getOperand(1))) {
4074         if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4075           // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
4076           Scale = 1U << CUI->getValue();
4077           Offset = 0;
4078           return I->getOperand(0);
4079         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
4080           // This value is scaled by 'CUI'.
4081           Scale = CUI->getValue();
4082           Offset = 0;
4083           return I->getOperand(0);
4084         } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4085           // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, where C1 is
4086           // divisible by C2.
4087           unsigned SubScale;
4088           Value *SubVal = DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale,
4089                                                     Offset);
4090           Offset += CUI->getValue();
4091           if (SubScale > 1 && (Offset % SubScale == 0)) {
4092             Scale = SubScale;
4093             return SubVal;
4094           }
4095         }
4096       }
4097     }
4098   }
4099
4100   // Otherwise, we can't look past this.
4101   Scale = 1;
4102   Offset = 0;
4103   return Val;
4104 }
4105
4106
4107 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
4108 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
4109 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(CastInst &CI,
4110                                                    AllocationInst &AI) {
4111   const PointerType *PTy = dyn_cast<PointerType>(CI.getType());
4112   if (!PTy) return 0;   // Not casting the allocation to a pointer type.
4113
4114   // Remove any uses of AI that are dead.
4115   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
4116   std::vector<Instruction*> DeadUsers;
4117   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
4118     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
4119     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
4120       while (UI != E && *UI == User)
4121         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
4122
4123       // Add operands to the worklist.
4124       AddUsesToWorkList(*User);
4125       ++NumDeadInst;
4126       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *User);
4127
4128       User->eraseFromParent();
4129       removeFromWorkList(User);
4130     }
4131   }
4132
4133   // Get the type really allocated and the type casted to.
4134   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
4135   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
4136   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
4137
4138   unsigned AllocElTyAlign = TD->getTypeSize(AllocElTy);
4139   unsigned CastElTyAlign = TD->getTypeSize(CastElTy);
4140   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
4141
4142   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
4143   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
4144   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
4145   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
4146
4147   uint64_t AllocElTySize = TD->getTypeSize(AllocElTy);
4148   uint64_t CastElTySize = TD->getTypeSize(CastElTy);
4149   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
4150
4151   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
4152   // size argument.
4153   unsigned ArraySizeScale, ArrayOffset;
4154   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
4155     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
4156
4157   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
4158   // do the xform.
4159   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
4160       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
4161
4162   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
4163   Value *Amt = 0;
4164   if (Scale == 1) {
4165     Amt = NumElements;
4166   } else {
4167     Amt = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Scale);
4168     if (ConstantUInt *CI = dyn_cast<ConstantUInt>(NumElements))
4169       Amt = ConstantExpr::getMul(CI, cast<ConstantUInt>(Amt));
4170     else if (Scale != 1) {
4171       Instruction *Tmp = BinaryOperator::createMul(Amt, NumElements, "tmp");
4172       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
4173     }
4174   }
4175
4176   if (unsigned Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
4177     Value *Off = ConstantUInt::get(Type::UIntTy, Offset);
4178     Instruction *Tmp = BinaryOperator::createAdd(Amt, Off, "tmp");
4179     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
4180   }
4181
4182   std::string Name = AI.getName(); AI.setName("");
4183   AllocationInst *New;
4184   if (isa<MallocInst>(AI))
4185     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
4186   else
4187     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment(), Name);
4188   InsertNewInstBefore(New, AI);
4189
4190   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
4191   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
4192   // die soon.
4193   if (!AI.hasOneUse()) {
4194     AddUsesToWorkList(AI);
4195     CastInst *NewCast = new CastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
4196     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
4197     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
4198   }
4199   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
4200 }
4201
4202
4203 // CastInst simplification
4204 //
4205 Instruction *InstCombiner::visitCastInst(CastInst &CI) {
4206   Value *Src = CI.getOperand(0);
4207
4208   // If the user is casting a value to the same type, eliminate this cast
4209   // instruction...
4210   if (CI.getType() == Src->getType())
4211     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
4212
4213   if (isa<UndefValue>(Src))   // cast undef -> undef
4214     return ReplaceInstUsesWith(CI, UndefValue::get(CI.getType()));
4215
4216   // If casting the result of another cast instruction, try to eliminate this
4217   // one!
4218   //
4219   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
4220     Value *A = CSrc->getOperand(0);
4221     if (isEliminableCastOfCast(A->getType(), CSrc->getType(),
4222                                CI.getType(), TD)) {
4223       // This instruction now refers directly to the cast's src operand.  This
4224       // has a good chance of making CSrc dead.
4225       CI.setOperand(0, CSrc->getOperand(0));
4226       return &CI;
4227     }
4228
4229     // If this is an A->B->A cast, and we are dealing with integral types, try
4230     // to convert this into a logical 'and' instruction.
4231     //
4232     if (A->getType()->isInteger() &&
4233         CI.getType()->isInteger() && CSrc->getType()->isInteger() &&
4234         CSrc->getType()->isUnsigned() &&   // B->A cast must zero extend
4235         CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <
4236                     CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()&&
4237         A->getType()->getPrimitiveSizeInBits() ==
4238               CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
4239       assert(CSrc->getType() != Type::ULongTy &&
4240              "Cannot have type bigger than ulong!");
4241       uint64_t AndValue = CSrc->getType()->getIntegralTypeMask();
4242       Constant *AndOp = ConstantUInt::get(A->getType()->getUnsignedVersion(),
4243                                           AndValue);
4244       AndOp = ConstantExpr::getCast(AndOp, A->getType());
4245       Instruction *And = BinaryOperator::createAnd(CSrc->getOperand(0), AndOp);
4246       if (And->getType() != CI.getType()) {
4247         And->setName(CSrc->getName()+".mask");
4248         InsertNewInstBefore(And, CI);
4249         And = new CastInst(And, CI.getType());
4250       }
4251       return And;
4252     }
4253   }
4254
4255   // If this is a cast to bool, turn it into the appropriate setne instruction.
4256   if (CI.getType() == Type::BoolTy)
4257     return BinaryOperator::createSetNE(CI.getOperand(0),
4258                        Constant::getNullValue(CI.getOperand(0)->getType()));
4259
4260   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole
4261   // purpose is to compute bits we don't care about.
4262   if (CI.getType()->isInteger() && CI.getOperand(0)->getType()->isIntegral() &&
4263       SimplifyDemandedBits(&CI, CI.getType()->getIntegralTypeMask()))
4264     return &CI;
4265
4266   // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
4267   // this into a cast of the original pointer!
4268   //
4269   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
4270     bool AllZeroOperands = true;
4271     for (unsigned i = 1, e = GEP->getNumOperands(); i != e; ++i)
4272       if (!isa<Constant>(GEP->getOperand(i)) ||
4273           !cast<Constant>(GEP->getOperand(i))->isNullValue()) {
4274         AllZeroOperands = false;
4275         break;
4276       }
4277     if (AllZeroOperands) {
4278       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
4279       return &CI;
4280     }
4281   }
4282
4283   // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
4284   // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
4285   //
4286   if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
4287     if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
4288       return V;
4289
4290   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
4291     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
4292       return NV;
4293   if (isa<PHINode>(Src))
4294     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
4295       return NV;
4296
4297   // If the source value is an instruction with only this use, we can attempt to
4298   // propagate the cast into the instruction.  Also, only handle integral types
4299   // for now.
4300   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src))
4301     if (SrcI->hasOneUse() && Src->getType()->isIntegral() &&
4302         CI.getType()->isInteger()) {  // Don't mess with casts to bool here
4303       const Type *DestTy = CI.getType();
4304       unsigned SrcBitSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
4305       unsigned DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
4306
4307       Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
4308       Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
4309
4310       switch (SrcI->getOpcode()) {
4311       case Instruction::Add:
4312       case Instruction::Mul:
4313       case Instruction::And:
4314       case Instruction::Or:
4315       case Instruction::Xor:
4316         // If we are discarding information, or just changing the sign, rewrite.
4317         if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
4318           // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow two
4319           // casts to be inserted if the sizes are the same.  This could only be
4320           // converting signedness, which is a noop.
4321           if (DestBitSize == SrcBitSize || !ValueRequiresCast(Op1, DestTy,TD) ||
4322               !ValueRequiresCast(Op0, DestTy, TD)) {
4323             Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
4324             Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Op1, DestTy, SrcI);
4325             return BinaryOperator::create(cast<BinaryOperator>(SrcI)
4326                              ->getOpcode(), Op0c, Op1c);
4327           }
4328         }
4329
4330         // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
4331         if (SrcBitSize == 1 && SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
4332             Op1 == ConstantBool::True &&
4333             (!Op0->hasOneUse() || !isa<SetCondInst>(Op0))) {
4334           Value *New = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, &CI);
4335           return BinaryOperator::createXor(New,
4336                                            ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
4337         }
4338         break;
4339       case Instruction::Shl:
4340         // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow changing
4341         // the size of the shift, UNLESS the shift amount is a constant.  We
4342         // mush not change variable sized shifts to a smaller size, because it
4343         // is undefined to shift more bits out than exist in the value.
4344         if (DestBitSize == SrcBitSize ||
4345             (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
4346           Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Op0, DestTy, SrcI);
4347           return new ShiftInst(Instruction::Shl, Op0c, Op1);
4348         }
4349         break;
4350       case Instruction::Shr:
4351         // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
4352         // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
4353         // simplifications.
4354         if (DestBitSize < SrcBitSize && Src->getType()->isSigned() &&
4355             isa<ConstantInt>(Op1)) {
4356           unsigned ShiftAmt = cast<ConstantUInt>(Op1)->getValue();
4357           if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
4358             // Convert to unsigned.
4359             Value *N1 = InsertOperandCastBefore(Op0,
4360                                      Op0->getType()->getUnsignedVersion(), &CI);
4361             // Insert the new shift, which is now unsigned.
4362             N1 = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, N1,
4363                                                    Op1, Src->getName()), CI);
4364             return new CastInst(N1, CI.getType());
4365           }
4366         }
4367         break;
4368
4369       case Instruction::SetNE:
4370         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4371           if (Op1C->getRawValue() == 0) {
4372             // If the input only has the low bit set, simplify directly.
4373             Constant *Not1 =
4374               ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
4375             // cast (X != 0) to int  --> X if X&~1 == 0
4376             if (MaskedValueIsZero(Op0, cast<ConstantIntegral>(Not1))) {
4377               if (CI.getType() == Op0->getType())
4378                 return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
4379               else
4380                 return new CastInst(Op0, CI.getType());
4381             }
4382
4383             // If the input is an and with a single bit, shift then simplify.
4384             ConstantInt *AndRHS;
4385             if (match(Op0, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(AndRHS))))
4386               if (AndRHS->getRawValue() &&
4387                   (AndRHS->getRawValue() & (AndRHS->getRawValue()-1)) == 0) {
4388                 unsigned ShiftAmt = Log2_64(AndRHS->getRawValue());
4389                 // Perform an unsigned shr by shiftamt.  Convert input to
4390                 // unsigned if it is signed.
4391                 Value *In = Op0;
4392                 if (In->getType()->isSigned())
4393                   In = InsertNewInstBefore(new CastInst(In,
4394                         In->getType()->getUnsignedVersion(), In->getName()),CI);
4395                 // Insert the shift to put the result in the low bit.
4396                 In = InsertNewInstBefore(new ShiftInst(Instruction::Shr, In,
4397                                       ConstantInt::get(Type::UByteTy, ShiftAmt),
4398                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
4399                 if (CI.getType() == In->getType())
4400                   return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
4401                 else
4402                   return new CastInst(In, CI.getType());
4403               }
4404           }
4405         }
4406         break;
4407       case Instruction::SetEQ:
4408         // We if we are just checking for a seteq of a single bit and casting it
4409         // to an integer.  If so, shift the bit to the appropriate place then
4410         // cast to integer to avoid the comparison.
4411         if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4412           // Is Op1C a power of two or zero?
4413           if ((Op1C->getRawValue() & Op1C->getRawValue()-1) == 0) {
4414             // cast (X == 1) to int -> X iff X has only the low bit set.
4415             if (Op1C->getRawValue() == 1) {
4416               Constant *Not1 =
4417                 ConstantExpr::getNot(ConstantInt::get(Op0->getType(), 1));
4418               if (MaskedValueIsZero(Op0, cast<ConstantIntegral>(Not1))) {
4419                 if (CI.getType() == Op0->getType())
4420                   return ReplaceInstUsesWith(CI, Op0);
4421                 else
4422                   return new CastInst(Op0, CI.getType());
4423               }
4424             }
4425           }
4426         }
4427         break;
4428       }
4429     }
4430
4431   return 0;
4432 }
4433
4434 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
4435 ///   %C = or %A, %B
4436 ///   %D = select %cond, %C, %A
4437 /// into:
4438 ///   %C = select %cond, %B, 0
4439 ///   %D = or %A, %C
4440 ///
4441 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
4442 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
4443 /// equal the other incoming value of the select.
4444 ///
4445 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
4446   switch (I->getOpcode()) {
4447   case Instruction::Add:
4448   case Instruction::Mul:
4449   case Instruction::And:
4450   case Instruction::Or:
4451   case Instruction::Xor:
4452     return 3;              // Can fold through either operand.
4453   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
4454   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
4455   case Instruction::Shr:
4456     return 1;
4457   default:
4458     return 0;              // Cannot fold
4459   }
4460 }
4461
4462 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
4463 /// function, return the identity constant that goes into the select.
4464 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
4465   switch (I->getOpcode()) {
4466   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
4467   case Instruction::Add:
4468   case Instruction::Sub:
4469   case Instruction::Or:
4470   case Instruction::Xor:
4471     return Constant::getNullValue(I->getType());
4472   case Instruction::Shl:
4473   case Instruction::Shr:
4474     return Constant::getNullValue(Type::UByteTy);
4475   case Instruction::And:
4476     return ConstantInt::getAllOnesValue(I->getType());
4477   case Instruction::Mul:
4478     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
4479   }
4480 }
4481
4482 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
4483 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
4484 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
4485                                           Instruction *FI) {
4486   if (TI->getNumOperands() == 1) {
4487     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
4488     // merge.
4489     if (TI->getOpcode() == Instruction::Cast) {
4490       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
4491         return 0;
4492     } else {
4493       return 0;  // unknown unary op.
4494     }
4495
4496     // Fold this by inserting a select from the input values.
4497     SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
4498                                        FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
4499     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
4500     return new CastInst(NewSI, TI->getType());
4501   }
4502
4503   // Only handle binary operators here.
4504   if (!isa<ShiftInst>(TI) && !isa<BinaryOperator>(TI))
4505     return 0;
4506
4507   // Figure out if the operations have any operands in common.
4508   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
4509   bool MatchIsOpZero;
4510   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
4511     MatchOp  = TI->getOperand(0);
4512     OtherOpT = TI->getOperand(1);
4513     OtherOpF = FI->getOperand(1);
4514     MatchIsOpZero = true;
4515   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
4516     MatchOp  = TI->getOperand(1);
4517     OtherOpT = TI->getOperand(0);
4518     OtherOpF = FI->getOperand(0);
4519     MatchIsOpZero = false;
4520   } else if (!TI->isCommutative()) {
4521     return 0;
4522   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
4523     MatchOp  = TI->getOperand(0);
4524     OtherOpT = TI->getOperand(1);
4525     OtherOpF = FI->getOperand(0);
4526     MatchIsOpZero = true;
4527   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
4528     MatchOp  = TI->getOperand(1);
4529     OtherOpT = TI->getOperand(0);
4530     OtherOpF = FI->getOperand(1);
4531     MatchIsOpZero = true;
4532   } else {
4533     return 0;
4534   }
4535
4536   // If we reach here, they do have operations in common.
4537   SelectInst *NewSI = new SelectInst(SI.getCondition(), OtherOpT,
4538                                      OtherOpF, SI.getName()+".v");
4539   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
4540
4541   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
4542     if (MatchIsOpZero)
4543       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
4544     else
4545       return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
4546   } else {
4547     if (MatchIsOpZero)
4548       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
4549     else
4550       return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(TI)->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
4551   }
4552 }
4553
4554 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
4555   Value *CondVal = SI.getCondition();
4556   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
4557   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
4558
4559   // select true, X, Y  -> X
4560   // select false, X, Y -> Y
4561   if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(CondVal))
4562     if (C == ConstantBool::True)
4563       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4564     else {
4565       assert(C == ConstantBool::False);
4566       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4567     }
4568
4569   // select C, X, X -> X
4570   if (TrueVal == FalseVal)
4571     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4572
4573   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
4574     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4575   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
4576     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4577   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
4578     if (isa<Constant>(TrueVal))
4579       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4580     else
4581       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4582   }
4583
4584   if (SI.getType() == Type::BoolTy)
4585     if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(TrueVal)) {
4586       if (C == ConstantBool::True) {
4587         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
4588         return BinaryOperator::createOr(CondVal, FalseVal);
4589       } else {
4590         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
4591         Value *NotCond =
4592           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4593                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4594         return BinaryOperator::createAnd(NotCond, FalseVal);
4595       }
4596     } else if (ConstantBool *C = dyn_cast<ConstantBool>(FalseVal)) {
4597       if (C == ConstantBool::False) {
4598         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
4599         return BinaryOperator::createAnd(CondVal, TrueVal);
4600       } else {
4601         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
4602         Value *NotCond =
4603           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4604                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
4605         return BinaryOperator::createOr(NotCond, TrueVal);
4606       }
4607     }
4608
4609   // Selecting between two integer constants?
4610   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
4611     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
4612       // select C, 1, 0 -> cast C to int
4613       if (FalseValC->isNullValue() && TrueValC->getRawValue() == 1) {
4614         return new CastInst(CondVal, SI.getType());
4615       } else if (TrueValC->isNullValue() && FalseValC->getRawValue() == 1) {
4616         // select C, 0, 1 -> cast !C to int
4617         Value *NotCond =
4618           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::createNot(CondVal,
4619                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
4620         return new CastInst(NotCond, SI.getType());
4621       }
4622
4623       // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
4624       // have a setcc instruction with zero, and we have an 'and' with the
4625       // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
4626       // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
4627       if (TrueValC->isNullValue() || FalseValC->isNullValue())
4628         if (Instruction *IC = dyn_cast<Instruction>(SI.getCondition()))
4629           if ((IC->getOpcode() == Instruction::SetEQ ||
4630                IC->getOpcode() == Instruction::SetNE) &&
4631               isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
4632               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
4633             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
4634               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
4635                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
4636                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
4637                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
4638                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
4639                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
4640                 // know whether we have a setne or seteq and whether the true or
4641                 // false val is the zero.
4642                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isNullValue();
4643                 ShouldNotVal ^= IC->getOpcode() == Instruction::SetNE;
4644                 Value *V = ICA;
4645                 if (ShouldNotVal)
4646                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::create(
4647                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
4648                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
4649               }
4650     }
4651
4652   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
4653   if (SetCondInst *SCI = dyn_cast<SetCondInst>(CondVal)) {
4654     if (SCI->getOperand(0) == TrueVal && SCI->getOperand(1) == FalseVal) {
4655       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
4656       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4657         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4658       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
4659       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
4660         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4661       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
4662
4663     } else if (SCI->getOperand(0) == FalseVal && SCI->getOperand(1) == TrueVal){
4664       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
4665       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetEQ)
4666         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
4667       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
4668       if (SCI->getOpcode() == Instruction::SetNE)
4669         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
4670       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX/ABS/etc.
4671     }
4672   }
4673
4674   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4675     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4676       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
4677         bool isInverse = false;
4678         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
4679
4680         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
4681         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
4682           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
4683             return IV;
4684
4685         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
4686         // even legal for FP.
4687         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
4688             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
4689           AddOp = FI; SubOp = TI;
4690         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
4691                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
4692           AddOp = TI; SubOp = FI;
4693         }
4694
4695         if (AddOp) {
4696           Value *OtherAddOp = 0;
4697           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
4698             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
4699           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
4700             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
4701           }
4702
4703           if (OtherAddOp) {
4704             // So at this point we know we have:
4705             //        select C, (add X, Y), (sub X, ?)
4706             // We can do the transform profitably if either 'Y' = '?' or '?' is
4707             // a constant.
4708             if (SubOp->getOperand(1) == AddOp ||
4709                 isa<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4710               Value *NegVal;
4711               if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
4712                 NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
4713               } else {
4714                 NegVal = InsertNewInstBefore(
4715                            BinaryOperator::createNeg(SubOp->getOperand(1)), SI);
4716               }
4717
4718               Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
4719               Value *NewFalseOp = NegVal;
4720               if (AddOp != TI)
4721                 std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
4722               Instruction *NewSel =
4723                 new SelectInst(CondVal, NewTrueOp,NewFalseOp,SI.getName()+".p");
4724
4725               NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4726               return BinaryOperator::createAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
4727             }
4728           }
4729         }
4730       }
4731
4732   // See if we can fold the select into one of our operands.
4733   if (SI.getType()->isInteger()) {
4734     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
4735     // transformation we are doing here.
4736     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
4737       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
4738           !isa<Constant>(FalseVal))
4739         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
4740           unsigned OpToFold = 0;
4741           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
4742             OpToFold = 1;
4743           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
4744             OpToFold = 2;
4745           }
4746
4747           if (OpToFold) {
4748             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
4749             std::string Name = TVI->getName(); TVI->setName("");
4750             Instruction *NewSel =
4751               new SelectInst(SI.getCondition(), TVI->getOperand(2-OpToFold), C,
4752                              Name);
4753             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4754             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
4755               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4756             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(TVI))
4757               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
4758             else {
4759               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4760             }
4761           }
4762         }
4763
4764     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
4765       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
4766           !isa<Constant>(TrueVal))
4767         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
4768           unsigned OpToFold = 0;
4769           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
4770             OpToFold = 1;
4771           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
4772             OpToFold = 2;
4773           }
4774
4775           if (OpToFold) {
4776             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
4777             std::string Name = FVI->getName(); FVI->setName("");
4778             Instruction *NewSel =
4779               new SelectInst(SI.getCondition(), C, FVI->getOperand(2-OpToFold),
4780                              Name);
4781             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
4782             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
4783               return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4784             else if (ShiftInst *SI = dyn_cast<ShiftInst>(FVI))
4785               return new ShiftInst(SI->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
4786             else {
4787               assert(0 && "Unknown instruction!!");
4788             }
4789           }
4790         }
4791   }
4792
4793   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
4794     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
4795     SI.setOperand(1, FalseVal);
4796     SI.setOperand(2, TrueVal);
4797     return &SI;
4798   }
4799
4800   return 0;
4801 }
4802
4803
4804 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding
4805 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
4806 /// the heavy lifting.
4807 ///
4808 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
4809   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
4810   if (!II) return visitCallSite(&CI);
4811
4812   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
4813   // visitCallSite.
4814   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
4815     bool Changed = false;
4816
4817     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
4818     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
4819       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
4820
4821       // FIXME: Increase alignment here.
4822
4823       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
4824         if (CI->getRawValue() == 1) {
4825           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
4826           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
4827           // alignment is sufficient.
4828         }
4829     }
4830
4831     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
4832     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
4833     // into a call to memcpy.
4834     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(II))
4835       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
4836         if (GVSrc->isConstant()) {
4837           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
4838           Function *MemCpy = M->getOrInsertFunction("llvm.memcpy",
4839                                      CI.getCalledFunction()->getFunctionType());
4840           CI.setOperand(0, MemCpy);
4841           Changed = true;
4842         }
4843
4844     if (Changed) return II;
4845   } else if (DbgStopPointInst *SPI = dyn_cast<DbgStopPointInst>(II)) {
4846     // If this stoppoint is at the same source location as the previous
4847     // stoppoint in the chain, it is not needed.
4848     if (DbgStopPointInst *PrevSPI =
4849         dyn_cast<DbgStopPointInst>(SPI->getChain()))
4850       if (SPI->getLineNo() == PrevSPI->getLineNo() &&
4851           SPI->getColNo() == PrevSPI->getColNo()) {
4852         SPI->replaceAllUsesWith(PrevSPI);
4853         return EraseInstFromFunction(CI);
4854       }
4855   } else {
4856     switch (II->getIntrinsicID()) {
4857     default: break;
4858     case Intrinsic::stackrestore: {
4859       // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
4860       // happen when variable allocas are DCE'd.
4861       if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
4862         if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
4863           BasicBlock::iterator BI = SS;
4864           if (&*++BI == II)
4865             return EraseInstFromFunction(CI);
4866         }
4867       }
4868
4869       // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
4870       // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
4871       TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
4872       if (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)) {
4873         BasicBlock::iterator BI = II;
4874         bool CannotRemove = false;
4875         for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
4876           if (isa<AllocaInst>(BI) ||
4877               (isa<CallInst>(BI) && !isa<IntrinsicInst>(BI))) {
4878             CannotRemove = true;
4879             break;
4880           }
4881         }
4882         if (!CannotRemove)
4883           return EraseInstFromFunction(CI);
4884       }
4885       break;
4886     }
4887     }
4888   }
4889
4890   return visitCallSite(II);
4891 }
4892
4893 // InvokeInst simplification
4894 //
4895 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
4896   return visitCallSite(&II);
4897 }
4898
4899 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
4900 //
4901 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
4902   bool Changed = false;
4903
4904   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
4905   // to the arguments of the call/invoke.
4906   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
4907
4908   Value *Callee = CS.getCalledValue();
4909
4910   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
4911     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
4912       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
4913       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
4914       // be unreachable, as the call is undefined.
4915       new StoreInst(ConstantBool::True,
4916                     UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), OldCall);
4917       if (!OldCall->use_empty())
4918         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
4919       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
4920         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
4921       return 0;
4922     }
4923
4924   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
4925     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
4926     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
4927     // that we can't modify the CFG here.
4928     new StoreInst(ConstantBool::True,
4929                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)),
4930                   CS.getInstruction());
4931
4932     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
4933       CS.getInstruction()->
4934         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
4935
4936     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
4937       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
4938       new BranchInst(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
4939                      ConstantBool::True, II);
4940     }
4941     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
4942   }
4943
4944   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
4945   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
4946   if (FTy->isVarArg()) {
4947     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
4948     // the call.
4949     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
4950            E = CS.arg_end(); I != E; ++I)
4951       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I)) {
4952         // If this cast does not effect the value passed through the varargs
4953         // area, we can eliminate the use of the cast.
4954         Value *Op = CI->getOperand(0);
4955         if (CI->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(Op->getType())) {
4956           *I = Op;
4957           Changed = true;
4958         }
4959       }
4960   }
4961
4962   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
4963 }
4964
4965 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
4966 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
4967 //
4968 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
4969   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
4970   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
4971   if (CE->getOpcode() != Instruction::Cast || !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
4972     return false;
4973   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
4974   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
4975
4976   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
4977   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
4978   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
4979   //
4980   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
4981   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
4982
4983   // Check to see if we are changing the return type...
4984   if (OldRetTy != FT->getReturnType()) {
4985     if (Callee->isExternal() &&
4986         !OldRetTy->isLosslesslyConvertibleTo(FT->getReturnType()) &&
4987         !Caller->use_empty())
4988       return false;   // Cannot transform this return value...
4989
4990     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
4991     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
4992     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
4993     // the critical edge).  Bail out in this case.
4994     if (!Caller->use_empty())
4995       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
4996         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
4997              UI != E; ++UI)
4998           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
4999             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
5000                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
5001               return false;
5002   }
5003
5004   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
5005   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
5006
5007   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
5008   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
5009     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
5010     bool isConvertible = (*AI)->getType()->isLosslesslyConvertibleTo(ParamTy);
5011     if (Callee->isExternal() && !isConvertible) return false;
5012   }
5013
5014   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
5015       Callee->isExternal())
5016     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body...
5017
5018   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
5019   // inserting cast instructions as necessary...
5020   std::vector<Value*> Args;
5021   Args.reserve(NumActualArgs);
5022
5023   AI = CS.arg_begin();
5024   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
5025     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
5026     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
5027       Args.push_back(*AI);
5028     } else {
5029       Args.push_back(InsertNewInstBefore(new CastInst(*AI, ParamTy, "tmp"),
5030                                          *Caller));
5031     }
5032   }
5033
5034   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
5035   // now...
5036   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
5037     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
5038
5039   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
5040   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs)
5041     if (!FT->isVarArg()) {
5042       std::cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
5043                 << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
5044     } else {
5045       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
5046       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
5047         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
5048         if (PTy != (*AI)->getType()) {
5049           // Must promote to pass through va_arg area!
5050           Instruction *Cast = new CastInst(*AI, PTy, "tmp");
5051           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
5052           Args.push_back(Cast);
5053         } else {
5054           Args.push_back(*AI);
5055         }
5056       }
5057     }
5058
5059   if (FT->getReturnType() == Type::VoidTy)
5060     Caller->setName("");   // Void type should not have a name...
5061
5062   Instruction *NC;
5063   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
5064     NC = new InvokeInst(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
5065                         Args, Caller->getName(), Caller);
5066     cast<InvokeInst>(II)->setCallingConv(II->getCallingConv());
5067   } else {
5068     NC = new CallInst(Callee, Args, Caller->getName(), Caller);
5069     if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
5070       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
5071    cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
5072   }
5073
5074   // Insert a cast of the return type as necessary...
5075   Value *NV = NC;
5076   if (Caller->getType() != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
5077     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
5078       NV = NC = new CastInst(NC, Caller->getType(), "tmp");
5079
5080       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
5081       // non-phi, instruction in the normal successor block.
5082       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
5083         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->begin();
5084         while (isa<PHINode>(I)) ++I;
5085         InsertNewInstBefore(NC, *I);
5086       } else {
5087         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
5088         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
5089       }
5090       AddUsersToWorkList(*Caller);
5091     } else {
5092       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
5093     }
5094   }
5095
5096   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
5097     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
5098   Caller->getParent()->getInstList().erase(Caller);
5099   removeFromWorkList(Caller);
5100   return true;
5101 }
5102
5103
5104 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
5105 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
5106 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
5107 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
5108   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
5109
5110   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
5111   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
5112   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
5113   // code size and simplifying code.
5114   Constant *ConstantOp = 0;
5115   const Type *CastSrcTy = 0;
5116   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
5117     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
5118   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<ShiftInst>(FirstInst)) {
5119     // Can fold binop or shift if the RHS is a constant.
5120     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
5121     if (ConstantOp == 0) return 0;
5122   } else {
5123     return 0;  // Cannot fold this operation.
5124   }
5125
5126   // Check to see if all arguments are the same operation.
5127   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5128     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
5129     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
5130     if (!I->hasOneUse() || I->getOpcode() != FirstInst->getOpcode())
5131       return 0;
5132     if (CastSrcTy) {
5133       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
5134         return 0;  // Cast operation must match.
5135     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
5136       return 0;
5137     }
5138   }
5139
5140   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
5141   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
5142   PHINode *NewPN = new PHINode(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
5143                                PN.getName()+".in");
5144   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
5145
5146   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
5147   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
5148
5149   // Add all operands to the new PHI.
5150   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5151     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
5152     if (NewInVal != InVal)
5153       InVal = 0;
5154     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
5155   }
5156
5157   Value *PhiVal;
5158   if (InVal) {
5159     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
5160     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
5161     PhiVal = InVal;
5162     delete NewPN;
5163   } else {
5164     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
5165     PhiVal = NewPN;
5166   }
5167
5168   // Insert and return the new operation.
5169   if (isa<CastInst>(FirstInst))
5170     return new CastInst(PhiVal, PN.getType());
5171   else if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
5172     return BinaryOperator::create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
5173   else
5174     return new ShiftInst(cast<ShiftInst>(FirstInst)->getOpcode(),
5175                          PhiVal, ConstantOp);
5176 }
5177
5178 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
5179 /// that is dead.
5180 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN, std::set<PHINode*> &PotentiallyDeadPHIs) {
5181   if (PN->use_empty()) return true;
5182   if (!PN->hasOneUse()) return false;
5183
5184   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
5185   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN).second)
5186     return true;
5187
5188   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
5189     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
5190
5191   return false;
5192 }
5193
5194 // PHINode simplification
5195 //
5196 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
5197   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
5198     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
5199
5200   // If the only user of this instruction is a cast instruction, and all of the
5201   // incoming values are constants, change this PHI to merge together the casted
5202   // constants.
5203   if (PN.hasOneUse())
5204     if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(PN.use_back()))
5205       if (CI->getType() != PN.getType()) {  // noop casts will be folded
5206         bool AllConstant = true;
5207         for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
5208           if (!isa<Constant>(PN.getIncomingValue(i))) {
5209             AllConstant = false;
5210             break;
5211           }
5212         if (AllConstant) {
5213           // Make a new PHI with all casted values.
5214           PHINode *New = new PHINode(CI->getType(), PN.getName(), &PN);
5215           for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5216             Constant *OldArg = cast<Constant>(PN.getIncomingValue(i));
5217             New->addIncoming(ConstantExpr::getCast(OldArg, New->getType()),
5218                              PN.getIncomingBlock(i));
5219           }
5220
5221           // Update the cast instruction.
5222           CI->setOperand(0, New);
5223           WorkList.push_back(CI);    // revisit the cast instruction to fold.
5224           WorkList.push_back(New);   // Make sure to revisit the new Phi
5225           return &PN;                // PN is now dead!
5226         }
5227       }
5228
5229   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
5230   // reducing code size.
5231   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
5232       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
5233     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
5234       return Result;
5235
5236   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
5237   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
5238   // PHI)... break the cycle.
5239   if (PN.hasOneUse())
5240     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN.use_back())) {
5241       std::set<PHINode*> PotentiallyDeadPHIs;
5242       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
5243       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
5244         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
5245     }
5246
5247   return 0;
5248 }
5249
5250 static Value *InsertSignExtendToPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
5251                                       Instruction *InsertPoint,
5252                                       InstCombiner *IC) {
5253   unsigned PS = IC->getTargetData().getPointerSize();
5254   const Type *VTy = V->getType();
5255   if (!VTy->isSigned() && VTy->getPrimitiveSize() < PS)
5256     // We must insert a cast to ensure we sign-extend.
5257     V = IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, VTy->getSignedVersion(),
5258                                              V->getName()), *InsertPoint);
5259   return IC->InsertNewInstBefore(new CastInst(V, DTy, V->getName()),
5260                                  *InsertPoint);
5261 }
5262
5263
5264 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
5265   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
5266   // Is it 'getelementptr %P, long 0'  or 'getelementptr %P'
5267   // If so, eliminate the noop.
5268   if (GEP.getNumOperands() == 1)
5269     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
5270
5271   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
5272     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
5273
5274   bool HasZeroPointerIndex = false;
5275   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
5276     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
5277
5278   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
5279     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
5280
5281   // Eliminate unneeded casts for indices.
5282   bool MadeChange = false;
5283   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5284   for (unsigned i = 1, e = GEP.getNumOperands(); i != e; ++i, ++GTI)
5285     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
5286       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(GEP.getOperand(i))) {
5287         Value *Src = CI->getOperand(0);
5288         const Type *SrcTy = Src->getType();
5289         const Type *DestTy = CI->getType();
5290         if (Src->getType()->isInteger()) {
5291           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() ==
5292                        DestTy->getPrimitiveSizeInBits()) {
5293             // We can always eliminate a cast from ulong or long to the other.
5294             // We can always eliminate a cast from uint to int or the other on
5295             // 32-bit pointer platforms.
5296             if (DestTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()){
5297               MadeChange = true;
5298               GEP.setOperand(i, Src);
5299             }
5300           } else if (SrcTy->getPrimitiveSize() < DestTy->getPrimitiveSize() &&
5301                      SrcTy->getPrimitiveSize() == 4) {
5302             // We can always eliminate a cast from int to [u]long.  We can
5303             // eliminate a cast from uint to [u]long iff the target is a 32-bit
5304             // pointer target.
5305             if (SrcTy->isSigned() ||
5306                 SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
5307               MadeChange = true;
5308               GEP.setOperand(i, Src);
5309             }
5310           }
5311         }
5312       }
5313       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
5314       // to what we need.  If the incoming value needs a cast instruction,
5315       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
5316       // obvious.
5317       Value *Op = GEP.getOperand(i);
5318       if (Op->getType()->getPrimitiveSize() > TD->getPointerSize())
5319         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5320           GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(C,
5321                                      TD->getIntPtrType()->getSignedVersion()));
5322           MadeChange = true;
5323         } else {
5324           Op = InsertNewInstBefore(new CastInst(Op, TD->getIntPtrType(),
5325                                                 Op->getName()), GEP);
5326           GEP.setOperand(i, Op);
5327           MadeChange = true;
5328         }
5329
5330       // If this is a constant idx, make sure to canonicalize it to be a signed
5331       // operand, otherwise CSE and other optimizations are pessimized.
5332       if (ConstantUInt *CUI = dyn_cast<ConstantUInt>(Op)) {
5333         GEP.setOperand(i, ConstantExpr::getCast(CUI,
5334                                           CUI->getType()->getSignedVersion()));
5335         MadeChange = true;
5336       }
5337     }
5338   if (MadeChange) return &GEP;
5339
5340   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
5341   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
5342   // getelementptr instructions into a single instruction.
5343   //
5344   std::vector<Value*> SrcGEPOperands;
5345   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
5346     SrcGEPOperands.assign(Src->op_begin(), Src->op_end());
5347
5348   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
5349     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
5350     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
5351     // avoids us creating a TON of code in some cases.
5352     //
5353     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
5354         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
5355       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
5356
5357     std::vector<Value *> Indices;
5358
5359     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
5360     bool EndsWithSequential = false;
5361     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
5362            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
5363       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
5364
5365     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
5366     if (EndsWithSequential) {
5367       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
5368       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
5369       //
5370       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
5371       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
5372         Sum = GO1;
5373       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
5374         Sum = SO1;
5375       } else {
5376         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
5377         // target's pointer size.
5378         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
5379           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
5380             SO1 = ConstantExpr::getCast(SO1C, GO1->getType());
5381           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
5382             GO1 = ConstantExpr::getCast(GO1C, SO1->getType());
5383           } else {
5384             unsigned PS = TD->getPointerSize();
5385             if (SO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
5386               // Convert GO1 to SO1's type.
5387               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
5388
5389             } else if (GO1->getType()->getPrimitiveSize() == PS) {
5390               // Convert SO1 to GO1's type.
5391               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
5392             } else {
5393               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
5394               SO1 = InsertSignExtendToPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
5395               GO1 = InsertSignExtendToPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
5396             }
5397           }
5398         }
5399         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
5400           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
5401         else {
5402           Sum = BinaryOperator::createAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
5403           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
5404         }
5405       }
5406
5407       // Recycle the GEP we already have if possible.
5408       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
5409         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
5410         GEP.setOperand(1, Sum);
5411         return &GEP;
5412       } else {
5413         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
5414                        SrcGEPOperands.end()-1);
5415         Indices.push_back(Sum);
5416         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
5417       }
5418     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
5419                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
5420                SrcGEPOperands.size() != 1) {
5421       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
5422       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
5423                      SrcGEPOperands.end());
5424       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
5425     }
5426
5427     if (!Indices.empty())
5428       return new GetElementPtrInst(SrcGEPOperands[0], Indices, GEP.getName());
5429
5430   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
5431     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
5432     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
5433
5434     // Scan for nonconstants...
5435     std::vector<Constant*> Indices;
5436     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
5437     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
5438       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
5439
5440     if (I == E) {  // If they are all constants...
5441       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV, Indices);
5442
5443       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
5444       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
5445     }
5446   } else if (Value *X = isCast(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
5447     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
5448       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
5449     } else if (HasZeroPointerIndex) {
5450       // transform: GEP (cast [10 x ubyte]* X to [0 x ubyte]*), long 0, ...
5451       // into     : GEP [10 x ubyte]* X, long 0, ...
5452       //
5453       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
5454       //
5455       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
5456       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
5457       if (const ArrayType *XATy =
5458           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
5459         if (const ArrayType *CATy =
5460             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
5461           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
5462             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
5463             // to an array of the same type as the destination pointer
5464             // array.  Because the array type is never stepped over (there
5465             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
5466             GEP.setOperand(0, X);
5467             return &GEP;
5468           }
5469     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
5470       // Transform things like:
5471       // %t = getelementptr ubyte* cast ([2 x int]* %str to uint*), uint %V
5472       // into:  %t1 = getelementptr [2 x int*]* %str, int 0, uint %V; cast
5473       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
5474       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
5475       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
5476           TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
5477           TD->getTypeSize(ResElTy)) {
5478         Value *V = InsertNewInstBefore(
5479                new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
5480                                      GEP.getOperand(1), GEP.getName()), GEP);
5481         return new CastInst(V, GEP.getType());
5482       }
5483
5484       // Transform things like:
5485       // getelementptr sbyte* cast ([100 x double]* X to sbyte*), int %tmp
5486       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
5487       // getelementptr [100 x double]* %arr, int 0, int %tmp.2
5488
5489       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
5490           (ResElTy == Type::SByteTy || ResElTy == Type::UByteTy)) {
5491         uint64_t ArrayEltSize =
5492             TD->getTypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
5493
5494         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
5495         // allow either a mul, shift, or constant here.
5496         Value *NewIdx = 0;
5497         ConstantInt *Scale = 0;
5498         if (ArrayEltSize == 1) {
5499           NewIdx = GEP.getOperand(1);
5500           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
5501         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
5502           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
5503           Scale = CI;
5504         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
5505           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
5506               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
5507             unsigned ShAmt =cast<ConstantUInt>(Inst->getOperand(1))->getValue();
5508             if (Inst->getType()->isSigned())
5509               Scale = ConstantSInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
5510             else
5511               Scale = ConstantUInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmt);
5512             NewIdx = Inst->getOperand(0);
5513           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
5514                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
5515             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
5516             NewIdx = Inst->getOperand(0);
5517           }
5518         }
5519
5520         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
5521         // out, perform the transformation.
5522         if (Scale && Scale->getRawValue() % ArrayEltSize == 0) {
5523           if (ConstantSInt *C = dyn_cast<ConstantSInt>(Scale))
5524             Scale = ConstantSInt::get(C->getType(),
5525                                       (int64_t)C->getRawValue() /
5526                                       (int64_t)ArrayEltSize);
5527           else
5528             Scale = ConstantUInt::get(Scale->getType(),
5529                                       Scale->getRawValue() / ArrayEltSize);
5530           if (Scale->getRawValue() != 1) {
5531             Constant *C = ConstantExpr::getCast(Scale, NewIdx->getType());
5532             Instruction *Sc = BinaryOperator::createMul(NewIdx, C, "idxscale");
5533             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
5534           }
5535
5536           // Insert the new GEP instruction.
5537           Instruction *Idx =
5538             new GetElementPtrInst(X, Constant::getNullValue(Type::IntTy),
5539                                   NewIdx, GEP.getName());
5540           Idx = InsertNewInstBefore(Idx, GEP);
5541           return new CastInst(Idx, GEP.getType());
5542         }
5543       }
5544     }
5545   }
5546
5547   return 0;
5548 }
5549
5550 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
5551   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
5552   if (AI.isArrayAllocation())    // Check C != 1
5553     if (const ConstantUInt *C = dyn_cast<ConstantUInt>(AI.getArraySize())) {
5554       const Type *NewTy = ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getValue());
5555       AllocationInst *New = 0;
5556
5557       // Create and insert the replacement instruction...
5558       if (isa<MallocInst>(AI))
5559         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
5560       else {
5561         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
5562         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
5563       }
5564
5565       InsertNewInstBefore(New, AI);
5566
5567       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
5568       // allocas if possible...
5569       //
5570       BasicBlock::iterator It = New;
5571       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
5572
5573       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
5574       // insert our getelementptr instruction...
5575       //
5576       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::IntTy);
5577       Value *V = new GetElementPtrInst(New, NullIdx, NullIdx,
5578                                        New->getName()+".sub", It);
5579
5580       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
5581       // allocation.
5582       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
5583     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
5584       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
5585     }
5586
5587   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
5588   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
5589   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
5590   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
5591       TD->getTypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
5592     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
5593
5594   return 0;
5595 }
5596
5597 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
5598   Value *Op = FI.getOperand(0);
5599
5600   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
5601   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
5602     if (isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
5603       FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
5604       return &FI;
5605     }
5606
5607   // free undef -> unreachable.
5608   if (isa<UndefValue>(Op)) {
5609     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
5610     new StoreInst(ConstantBool::True,
5611                   UndefValue::get(PointerType::get(Type::BoolTy)), &FI);
5612     return EraseInstFromFunction(FI);
5613   }
5614
5615   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
5616   // when lots of inlining happens.
5617   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
5618     return EraseInstFromFunction(FI);
5619
5620   return 0;
5621 }
5622
5623
5624 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
5625 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI) {
5626   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
5627   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5628
5629   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5630   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5631     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5632
5633     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5634       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5635       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5636       // constants.
5637       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5638         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5639           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5640             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5641             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5642             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5643             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5644           }
5645
5646       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5647           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
5648           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
5649           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
5650           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5651                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5652
5653         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5654         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
5655         // the result of the loaded value.
5656         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
5657                                                              CI->getName(),
5658                                                          LI.isVolatile()),LI);
5659         // Now cast the result of the load.
5660         return new CastInst(NewLoad, LI.getType());
5661       }
5662     }
5663   }
5664   return 0;
5665 }
5666
5667 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
5668 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
5669 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
5670 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
5671 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
5672   // If it is an alloca or global variable, it is always safe to load from.
5673   if (isa<AllocaInst>(V) || isa<GlobalVariable>(V)) return true;
5674
5675   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
5676   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
5677   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
5678   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
5679   // the load entirely).
5680   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
5681
5682   while (BBI != E) {
5683     --BBI;
5684
5685     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
5686       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
5687     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5688       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
5689
5690   }
5691   return false;
5692 }
5693
5694 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
5695   Value *Op = LI.getOperand(0);
5696
5697   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
5698   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op))
5699     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5700       return Res;
5701
5702   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
5703   if (LI.isVolatile()) return 0;
5704
5705   if (&LI.getParent()->front() != &LI) {
5706     BasicBlock::iterator BBI = &LI; --BBI;
5707     // If the instruction immediately before this is a store to the same
5708     // address, do a simple form of store->load forwarding.
5709     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI))
5710       if (SI->getOperand(1) == LI.getOperand(0))
5711         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
5712     if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI))
5713       if (LIB->getOperand(0) == LI.getOperand(0))
5714         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
5715   }
5716
5717   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op))
5718     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI->getOperand(0)) ||
5719         isa<UndefValue>(GEPI->getOperand(0))) {
5720       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5721       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5722       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5723       // CFG.
5724       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5725                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5726       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5727     }
5728
5729   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
5730     // load null/undef -> undef
5731     if ((C->isNullValue() || isa<UndefValue>(C))) {
5732       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
5733       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
5734       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
5735       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5736                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5737       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5738     }
5739
5740     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
5741     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
5742       if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5743         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
5744
5745     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
5746     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op))
5747       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
5748         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
5749           if (GV->isConstant() && !GV->isExternal())
5750             if (Constant *V =
5751                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
5752               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
5753         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
5754           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
5755           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
5756           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
5757           // CFG.
5758           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
5759                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
5760           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
5761         }
5762
5763       } else if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast) {
5764         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI))
5765           return Res;
5766       }
5767   }
5768
5769   if (Op->hasOneUse()) {
5770     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
5771     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
5772     // exposes redundancy in the code.
5773     //
5774     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
5775     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
5776     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
5777     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
5778     // unconditionally.
5779     //
5780     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
5781       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
5782       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
5783           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
5784         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
5785                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
5786         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
5787                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
5788         return new SelectInst(SI->getCondition(), V1, V2);
5789       }
5790
5791       // load (select (cond, null, P)) -> load P
5792       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
5793         if (C->isNullValue()) {
5794           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
5795           return &LI;
5796         }
5797
5798       // load (select (cond, P, null)) -> load P
5799       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
5800         if (C->isNullValue()) {
5801           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
5802           return &LI;
5803         }
5804
5805     } else if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
5806       // load (phi (&V1, &V2, &V3))  --> phi(load &V1, load &V2, load &V3)
5807       bool Safe = PN->getParent() == LI.getParent();
5808
5809       // Scan all of the instructions between the PHI and the load to make
5810       // sure there are no instructions that might possibly alter the value
5811       // loaded from the PHI.
5812       if (Safe) {
5813         BasicBlock::iterator I = &LI;
5814         for (--I; !isa<PHINode>(I); --I)
5815           if (isa<StoreInst>(I) || isa<CallInst>(I)) {
5816             Safe = false;
5817             break;
5818           }
5819       }
5820
5821       for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e && Safe; ++i)
5822         if (!isSafeToLoadUnconditionally(PN->getIncomingValue(i),
5823                                     PN->getIncomingBlock(i)->getTerminator()))
5824           Safe = false;
5825
5826       if (Safe) {
5827         // Create the PHI.
5828         PHINode *NewPN = new PHINode(LI.getType(), PN->getName());
5829         InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
5830         std::map<BasicBlock*,Value*> LoadMap;  // Don't insert duplicate loads
5831
5832         for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
5833           BasicBlock *BB = PN->getIncomingBlock(i);
5834           Value *&TheLoad = LoadMap[BB];
5835           if (TheLoad == 0) {
5836             Value *InVal = PN->getIncomingValue(i);
5837             TheLoad = InsertNewInstBefore(new LoadInst(InVal,
5838                                                        InVal->getName()+".val"),
5839                                           *BB->getTerminator());
5840           }
5841           NewPN->addIncoming(TheLoad, BB);
5842         }
5843         return ReplaceInstUsesWith(LI, NewPN);
5844       }
5845     }
5846   }
5847   return 0;
5848 }
5849
5850 /// InstCombineStoreToCast - Fold 'store V, (cast P)' -> store (cast V), P'
5851 /// when possible.
5852 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
5853   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
5854   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
5855
5856   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
5857   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
5858     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5859
5860     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
5861       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
5862       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
5863       // constants.
5864       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
5865         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
5866           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
5867             std::vector<Value*> Idxs(2, Constant::getNullValue(Type::IntTy));
5868             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs);
5869             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
5870             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
5871           }
5872
5873       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
5874           IC.getTargetData().getTypeSize(SrcPTy) ==
5875                IC.getTargetData().getTypeSize(DestPTy)) {
5876
5877         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
5878         // the same size.  Instead of casting the pointer before the store, cast
5879         // the value to be stored.
5880         Value *NewCast;
5881         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI.getOperand(0)))
5882           NewCast = ConstantExpr::getCast(C, SrcPTy);
5883         else
5884           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(new CastInst(SI.getOperand(0),
5885                                                         SrcPTy,
5886                                          SI.getOperand(0)->getName()+".c"), SI);
5887
5888         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
5889       }
5890     }
5891   }
5892   return 0;
5893 }
5894
5895 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
5896   Value *Val = SI.getOperand(0);
5897   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
5898
5899   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
5900     removeFromWorkList(&SI);
5901     SI.eraseFromParent();
5902     ++NumCombined;
5903     return 0;
5904   }
5905
5906   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile loads.
5907
5908   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
5909   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
5910     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
5911       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
5912       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
5913         WorkList.push_back(U);  // Dropped a use.
5914       ++NumCombined;
5915     }
5916     return 0;  // Do not modify these!
5917   }
5918
5919   // store undef, Ptr -> noop
5920   if (isa<UndefValue>(Val)) {
5921     removeFromWorkList(&SI);
5922     SI.eraseFromParent();
5923     ++NumCombined;
5924     return 0;
5925   }
5926
5927   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
5928   // source instead.
5929   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Ptr))
5930     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5931       return Res;
5932   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
5933     if (CE->getOpcode() == Instruction::Cast)
5934       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
5935         return Res;
5936
5937
5938   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
5939   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
5940   BasicBlock::iterator BBI = &SI; ++BBI;
5941   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
5942     if (BI->isUnconditional()) {
5943       // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
5944       // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
5945       // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
5946       BasicBlock *Dest = BI->getSuccessor(0);
5947
5948       pred_iterator PI = pred_begin(Dest);
5949       BasicBlock *Other = 0;
5950       if (*PI != BI->getParent())
5951         Other = *PI;
5952       ++PI;
5953       if (PI != pred_end(Dest)) {
5954         if (*PI != BI->getParent())
5955           if (Other)
5956             Other = 0;
5957           else
5958             Other = *PI;
5959         if (++PI != pred_end(Dest))
5960           Other = 0;
5961       }
5962       if (Other) {  // If only one other pred...
5963         BBI = Other->getTerminator();
5964         // Make sure this other block ends in an unconditional branch and that
5965         // there is an instruction before the branch.
5966         if (isa<BranchInst>(BBI) && cast<BranchInst>(BBI)->isUnconditional() &&
5967             BBI != Other->begin()) {
5968           --BBI;
5969           StoreInst *OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
5970
5971           // If this instruction is a store to the same location.
5972           if (OtherStore && OtherStore->getOperand(1) == SI.getOperand(1)) {
5973             // Okay, we know we can perform this transformation.  Insert a PHI
5974             // node now if we need it.
5975             Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
5976             if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
5977               PHINode *PN = new PHINode(MergedVal->getType(), "storemerge");
5978               PN->reserveOperandSpace(2);
5979               PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
5980               PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), Other);
5981               MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, Dest->front());
5982             }
5983
5984             // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
5985             // insert it.
5986             BBI = Dest->begin();
5987             while (isa<PHINode>(BBI)) ++BBI;
5988             InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
5989                                               OtherStore->isVolatile()), *BBI);
5990
5991             // Nuke the old stores.
5992             removeFromWorkList(&SI);
5993             removeFromWorkList(OtherStore);
5994             SI.eraseFromParent();
5995             OtherStore->eraseFromParent();
5996             ++NumCombined;
5997             return 0;
5998           }
5999         }
6000       }
6001     }
6002
6003   return 0;
6004 }
6005
6006
6007 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
6008   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
6009   Value *X = 0;
6010   BasicBlock *TrueDest;
6011   BasicBlock *FalseDest;
6012   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
6013       !isa<Constant>(X)) {
6014     // Swap Destinations and condition...
6015     BI.setCondition(X);
6016     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
6017     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
6018     return &BI;
6019   }
6020
6021   // Cannonicalize setne -> seteq
6022   Instruction::BinaryOps Op; Value *Y;
6023   if (match(&BI, m_Br(m_SetCond(Op, m_Value(X), m_Value(Y)),
6024                       TrueDest, FalseDest)))
6025     if ((Op == Instruction::SetNE || Op == Instruction::SetLE ||
6026          Op == Instruction::SetGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
6027       SetCondInst *I = cast<SetCondInst>(BI.getCondition());
6028       std::string Name = I->getName(); I->setName("");
6029       Instruction::BinaryOps NewOpcode = SetCondInst::getInverseCondition(Op);
6030       Value *NewSCC =  BinaryOperator::create(NewOpcode, X, Y, Name, I);
6031       // Swap Destinations and condition...
6032       BI.setCondition(NewSCC);
6033       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
6034       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
6035       removeFromWorkList(I);
6036       I->getParent()->getInstList().erase(I);
6037       WorkList.push_back(cast<Instruction>(NewSCC));
6038       return &BI;
6039     }
6040
6041   return 0;
6042 }
6043
6044 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
6045   Value *Cond = SI.getCondition();
6046   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
6047     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
6048       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
6049         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
6050         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
6051           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
6052                                                 AddRHS));
6053         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
6054         WorkList.push_back(I);
6055         return &SI;
6056       }
6057   }
6058   return 0;
6059 }
6060
6061 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
6062   if (ConstantAggregateZero *C =
6063       dyn_cast<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0))) {
6064     // If packed val is constant 0, replace extract with scalar 0
6065     const Type *Ty = cast<PackedType>(C->getType())->getElementType();
6066     EI.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(Ty));
6067     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(Ty));
6068   }
6069   if (ConstantPacked *C = dyn_cast<ConstantPacked>(EI.getOperand(0))) {
6070     // If packed val is constant with uniform operands, replace EI
6071     // with that operand
6072     Constant *op0 = cast<Constant>(C->getOperand(0));
6073     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
6074       if (C->getOperand(i) != op0) return 0;
6075     return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
6076   }
6077   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0)))
6078     if (I->hasOneUse()) {
6079       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
6080       // profitable to do so
6081       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
6082         if (!isa<Constant>(BO->getOperand(0)) &&
6083             !isa<Constant>(BO->getOperand(1)))
6084           return 0;
6085         ExtractElementInst *newEI0 =
6086           new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
6087                                  EI.getName());
6088         ExtractElementInst *newEI1 =
6089           new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
6090                                  EI.getName());
6091         InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
6092         InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
6093         return BinaryOperator::create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
6094       }
6095       switch(I->getOpcode()) {
6096       case Instruction::Load: {
6097         Value *Ptr = InsertCastBefore(I->getOperand(0),
6098                                       PointerType::get(EI.getType()), EI);
6099         GetElementPtrInst *GEP =
6100           new GetElementPtrInst(Ptr, EI.getOperand(1),
6101                                 I->getName() + ".gep");
6102         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
6103         return new LoadInst(GEP);
6104       }
6105       default:
6106         return 0;
6107       }
6108     }
6109   return 0;
6110 }
6111
6112
6113 void InstCombiner::removeFromWorkList(Instruction *I) {
6114   WorkList.erase(std::remove(WorkList.begin(), WorkList.end(), I),
6115                  WorkList.end());
6116 }
6117
6118
6119 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
6120 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
6121 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
6122 /// end of its block.
6123 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
6124   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
6125
6126   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
6127   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory()) return false;
6128
6129   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
6130   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() == &DestBlock->getParent()->front())
6131     return false;
6132
6133   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
6134   // the end of block that could change the value.
6135   if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
6136     for (BasicBlock::iterator Scan = LI, E = LI->getParent()->end();
6137          Scan != E; ++Scan)
6138       if (Scan->mayWriteToMemory())
6139         return false;
6140   }
6141
6142   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->begin();
6143   while (isa<PHINode>(InsertPos)) ++InsertPos;
6144
6145   I->moveBefore(InsertPos);
6146   ++NumSunkInst;
6147   return true;
6148 }
6149
6150 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
6151   bool Changed = false;
6152   TD = &getAnalysis<TargetData>();
6153
6154   {
6155     // Populate the worklist with the reachable instructions.
6156     std::set<BasicBlock*> Visited;
6157     for (df_ext_iterator<BasicBlock*> BB = df_ext_begin(&F.front(), Visited),
6158            E = df_ext_end(&F.front(), Visited); BB != E; ++BB)
6159       for (BasicBlock::iterator I = BB->begin(), E = BB->end(); I != E; ++I)
6160         WorkList.push_back(I);
6161
6162     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
6163     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
6164     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
6165     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
6166       if (!Visited.count(BB)) {
6167         Instruction *Term = BB->getTerminator();
6168         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
6169           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
6170
6171           DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
6172           ++NumDeadInst;
6173
6174           if (!I->use_empty())
6175             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
6176           I->eraseFromParent();
6177         }
6178       }
6179   }
6180
6181   while (!WorkList.empty()) {
6182     Instruction *I = WorkList.back();  // Get an instruction from the worklist
6183     WorkList.pop_back();
6184
6185     // Check to see if we can DCE or ConstantPropagate the instruction...
6186     // Check to see if we can DIE the instruction...
6187     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
6188       // Add operands to the worklist...
6189       if (I->getNumOperands() < 4)
6190         AddUsesToWorkList(*I);
6191       ++NumDeadInst;
6192
6193       DEBUG(std::cerr << "IC: DCE: " << *I);
6194
6195       I->eraseFromParent();
6196       removeFromWorkList(I);
6197       continue;
6198     }
6199
6200     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it...
6201     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I)) {
6202       Value* Ptr = I->getOperand(0);
6203       if (isa<GetElementPtrInst>(I) &&
6204           cast<Constant>(Ptr)->isNullValue() &&
6205           !isa<ConstantPointerNull>(C) &&
6206           cast<PointerType>(Ptr->getType())->getElementType()->isSized()) {
6207         // If this is a constant expr gep that is effectively computing an
6208         // "offsetof", fold it into 'cast int X to T*' instead of 'gep 0, 0, 12'
6209         bool isFoldableGEP = true;
6210         for (unsigned i = 1, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6211           if (!isa<ConstantInt>(I->getOperand(i)))
6212             isFoldableGEP = false;
6213         if (isFoldableGEP) {
6214           uint64_t Offset = TD->getIndexedOffset(Ptr->getType(),
6215                              std::vector<Value*>(I->op_begin()+1, I->op_end()));
6216           C = ConstantUInt::get(Type::ULongTy, Offset);
6217           C = ConstantExpr::getCast(C, TD->getIntPtrType());
6218           C = ConstantExpr::getCast(C, I->getType());
6219         }
6220       }
6221
6222       DEBUG(std::cerr << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I);
6223
6224       // Add operands to the worklist...
6225       AddUsesToWorkList(*I);
6226       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
6227
6228       ++NumConstProp;
6229       I->getParent()->getInstList().erase(I);
6230       removeFromWorkList(I);
6231       continue;
6232     }
6233
6234     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
6235     if (I->hasOneUse()) {
6236       BasicBlock *BB = I->getParent();
6237       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
6238       if (UserParent != BB) {
6239         bool UserIsSuccessor = false;
6240         // See if the user is one of our successors.
6241         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
6242           if (*SI == UserParent) {
6243             UserIsSuccessor = true;
6244             break;
6245           }
6246
6247         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
6248         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
6249         // otherwise), we can keep going.
6250         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
6251             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
6252           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
6253           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
6254       }
6255     }
6256
6257     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
6258     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
6259       ++NumCombined;
6260       // Should we replace the old instruction with a new one?
6261       if (Result != I) {
6262         DEBUG(std::cerr << "IC: Old = " << *I
6263                         << "    New = " << *Result);
6264
6265         // Everything uses the new instruction now.
6266         I->replaceAllUsesWith(Result);
6267
6268         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
6269         WorkList.push_back(Result);
6270         AddUsersToWorkList(*Result);
6271
6272         // Move the name to the new instruction first...
6273         std::string OldName = I->getName(); I->setName("");
6274         Result->setName(OldName);
6275
6276         // Insert the new instruction into the basic block...
6277         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
6278         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
6279
6280         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
6281           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
6282             ++InsertPos;
6283
6284         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
6285
6286         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
6287         // use counts.
6288         for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6289           if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
6290             WorkList.push_back(OpI);
6291
6292         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
6293         // we do not process an instruction that has been deleted.
6294         removeFromWorkList(I);
6295
6296         // Erase the old instruction.
6297         InstParent->getInstList().erase(I);
6298       } else {
6299         DEBUG(std::cerr << "IC: MOD = " << *I);
6300
6301         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
6302         // if so, remove it.
6303         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
6304           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
6305           // use counts.
6306           for (unsigned i = 0, e = I->getNumOperands(); i != e; ++i)
6307             if (Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(I->getOperand(i)))
6308               WorkList.push_back(OpI);
6309
6310           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
6311           // occurrences of this instruction.
6312           removeFromWorkList(I);
6313           I->eraseFromParent();
6314         } else {
6315           WorkList.push_back(Result);
6316           AddUsersToWorkList(*Result);
6317         }
6318       }
6319       Changed = true;
6320     }
6321   }
6322
6323   return Changed;
6324 }
6325
6326 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
6327   return new InstCombiner();
6328 }
6329