Make mem[cpy,move,set] intrinsics overloaded.
[oota-llvm.git] / lib / Transforms / Scalar / InstructionCombining.cpp
1 //===- InstructionCombining.cpp - Combine multiple instructions -----------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // InstructionCombining - Combine instructions to form fewer, simple
11 // instructions.  This pass does not modify the CFG.  This pass is where
12 // algebraic simplification happens.
13 //
14 // This pass combines things like:
15 //    %Y = add i32 %X, 1
16 //    %Z = add i32 %Y, 1
17 // into:
18 //    %Z = add i32 %X, 2
19 //
20 // This is a simple worklist driven algorithm.
21 //
22 // This pass guarantees that the following canonicalizations are performed on
23 // the program:
24 //    1. If a binary operator has a constant operand, it is moved to the RHS
25 //    2. Bitwise operators with constant operands are always grouped so that
26 //       shifts are performed first, then or's, then and's, then xor's.
27 //    3. Compare instructions are converted from <,>,<=,>= to ==,!= if possible
28 //    4. All cmp instructions on boolean values are replaced with logical ops
29 //    5. add X, X is represented as (X*2) => (X << 1)
30 //    6. Multiplies with a power-of-two constant argument are transformed into
31 //       shifts.
32 //   ... etc.
33 //
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35
36 #define DEBUG_TYPE "instcombine"
37 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
38 #include "llvm/IntrinsicInst.h"
39 #include "llvm/Pass.h"
40 #include "llvm/DerivedTypes.h"
41 #include "llvm/GlobalVariable.h"
42 #include "llvm/Analysis/ConstantFolding.h"
43 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
44 #include "llvm/Target/TargetData.h"
45 #include "llvm/Transforms/Utils/BasicBlockUtils.h"
46 #include "llvm/Transforms/Utils/Local.h"
47 #include "llvm/Support/CallSite.h"
48 #include "llvm/Support/ConstantRange.h"
49 #include "llvm/Support/Debug.h"
50 #include "llvm/Support/GetElementPtrTypeIterator.h"
51 #include "llvm/Support/InstVisitor.h"
52 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
53 #include "llvm/Support/PatternMatch.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
56 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
57 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
58 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
59 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <climits>
62 #include <sstream>
63 using namespace llvm;
64 using namespace llvm::PatternMatch;
65
66 STATISTIC(NumCombined , "Number of insts combined");
67 STATISTIC(NumConstProp, "Number of constant folds");
68 STATISTIC(NumDeadInst , "Number of dead inst eliminated");
69 STATISTIC(NumDeadStore, "Number of dead stores eliminated");
70 STATISTIC(NumSunkInst , "Number of instructions sunk");
71
72 namespace {
73   class VISIBILITY_HIDDEN InstCombiner
74     : public FunctionPass,
75       public InstVisitor<InstCombiner, Instruction*> {
76     // Worklist of all of the instructions that need to be simplified.
77     SmallVector<Instruction*, 256> Worklist;
78     DenseMap<Instruction*, unsigned> WorklistMap;
79     TargetData *TD;
80     bool MustPreserveLCSSA;
81   public:
82     static char ID; // Pass identification, replacement for typeid
83     InstCombiner() : FunctionPass(&ID) {}
84
85     /// AddToWorkList - Add the specified instruction to the worklist if it
86     /// isn't already in it.
87     void AddToWorkList(Instruction *I) {
88       if (WorklistMap.insert(std::make_pair(I, Worklist.size())).second)
89         Worklist.push_back(I);
90     }
91     
92     // RemoveFromWorkList - remove I from the worklist if it exists.
93     void RemoveFromWorkList(Instruction *I) {
94       DenseMap<Instruction*, unsigned>::iterator It = WorklistMap.find(I);
95       if (It == WorklistMap.end()) return; // Not in worklist.
96       
97       // Don't bother moving everything down, just null out the slot.
98       Worklist[It->second] = 0;
99       
100       WorklistMap.erase(It);
101     }
102     
103     Instruction *RemoveOneFromWorkList() {
104       Instruction *I = Worklist.back();
105       Worklist.pop_back();
106       WorklistMap.erase(I);
107       return I;
108     }
109
110     
111     /// AddUsersToWorkList - When an instruction is simplified, add all users of
112     /// the instruction to the work lists because they might get more simplified
113     /// now.
114     ///
115     void AddUsersToWorkList(Value &I) {
116       for (Value::use_iterator UI = I.use_begin(), UE = I.use_end();
117            UI != UE; ++UI)
118         AddToWorkList(cast<Instruction>(*UI));
119     }
120
121     /// AddUsesToWorkList - When an instruction is simplified, add operands to
122     /// the work lists because they might get more simplified now.
123     ///
124     void AddUsesToWorkList(Instruction &I) {
125       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
126         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i))
127           AddToWorkList(Op);
128     }
129     
130     /// AddSoonDeadInstToWorklist - The specified instruction is about to become
131     /// dead.  Add all of its operands to the worklist, turning them into
132     /// undef's to reduce the number of uses of those instructions.
133     ///
134     /// Return the specified operand before it is turned into an undef.
135     ///
136     Value *AddSoonDeadInstToWorklist(Instruction &I, unsigned op) {
137       Value *R = I.getOperand(op);
138       
139       for (User::op_iterator i = I.op_begin(), e = I.op_end(); i != e; ++i)
140         if (Instruction *Op = dyn_cast<Instruction>(*i)) {
141           AddToWorkList(Op);
142           // Set the operand to undef to drop the use.
143           *i = UndefValue::get(Op->getType());
144         }
145       
146       return R;
147     }
148
149   public:
150     virtual bool runOnFunction(Function &F);
151     
152     bool DoOneIteration(Function &F, unsigned ItNum);
153
154     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
155       AU.addRequired<TargetData>();
156       AU.addPreservedID(LCSSAID);
157       AU.setPreservesCFG();
158     }
159
160     TargetData &getTargetData() const { return *TD; }
161
162     // Visitation implementation - Implement instruction combining for different
163     // instruction types.  The semantics are as follows:
164     // Return Value:
165     //    null        - No change was made
166     //     I          - Change was made, I is still valid, I may be dead though
167     //   otherwise    - Change was made, replace I with returned instruction
168     //
169     Instruction *visitAdd(BinaryOperator &I);
170     Instruction *visitSub(BinaryOperator &I);
171     Instruction *visitMul(BinaryOperator &I);
172     Instruction *visitURem(BinaryOperator &I);
173     Instruction *visitSRem(BinaryOperator &I);
174     Instruction *visitFRem(BinaryOperator &I);
175     bool SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I);
176     Instruction *commonRemTransforms(BinaryOperator &I);
177     Instruction *commonIRemTransforms(BinaryOperator &I);
178     Instruction *commonDivTransforms(BinaryOperator &I);
179     Instruction *commonIDivTransforms(BinaryOperator &I);
180     Instruction *visitUDiv(BinaryOperator &I);
181     Instruction *visitSDiv(BinaryOperator &I);
182     Instruction *visitFDiv(BinaryOperator &I);
183     Instruction *FoldAndOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
184     Instruction *visitAnd(BinaryOperator &I);
185     Instruction *FoldOrOfICmps(Instruction &I, ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS);
186     Instruction *visitOr (BinaryOperator &I);
187     Instruction *visitXor(BinaryOperator &I);
188     Instruction *visitShl(BinaryOperator &I);
189     Instruction *visitAShr(BinaryOperator &I);
190     Instruction *visitLShr(BinaryOperator &I);
191     Instruction *commonShiftTransforms(BinaryOperator &I);
192     Instruction *FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I, Instruction *LHSI,
193                                       Constant *RHSC);
194     Instruction *visitFCmpInst(FCmpInst &I);
195     Instruction *visitICmpInst(ICmpInst &I);
196     Instruction *visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI);
197     Instruction *visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
198                                                 Instruction *LHS,
199                                                 ConstantInt *RHS);
200     Instruction *FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
201                                 ConstantInt *DivRHS);
202
203     Instruction *FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
204                              ICmpInst::Predicate Cond, Instruction &I);
205     Instruction *FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
206                                      BinaryOperator &I);
207     Instruction *commonCastTransforms(CastInst &CI);
208     Instruction *commonIntCastTransforms(CastInst &CI);
209     Instruction *commonPointerCastTransforms(CastInst &CI);
210     Instruction *visitTrunc(TruncInst &CI);
211     Instruction *visitZExt(ZExtInst &CI);
212     Instruction *visitSExt(SExtInst &CI);
213     Instruction *visitFPTrunc(FPTruncInst &CI);
214     Instruction *visitFPExt(CastInst &CI);
215     Instruction *visitFPToUI(FPToUIInst &FI);
216     Instruction *visitFPToSI(FPToSIInst &FI);
217     Instruction *visitUIToFP(CastInst &CI);
218     Instruction *visitSIToFP(CastInst &CI);
219     Instruction *visitPtrToInt(CastInst &CI);
220     Instruction *visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI);
221     Instruction *visitBitCast(BitCastInst &CI);
222     Instruction *FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
223                                 Instruction *FI);
224     Instruction *visitSelectInst(SelectInst &SI);
225     Instruction *visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI, ICmpInst *ICI);
226     Instruction *visitCallInst(CallInst &CI);
227     Instruction *visitInvokeInst(InvokeInst &II);
228     Instruction *visitPHINode(PHINode &PN);
229     Instruction *visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP);
230     Instruction *visitAllocationInst(AllocationInst &AI);
231     Instruction *visitFreeInst(FreeInst &FI);
232     Instruction *visitLoadInst(LoadInst &LI);
233     Instruction *visitStoreInst(StoreInst &SI);
234     Instruction *visitBranchInst(BranchInst &BI);
235     Instruction *visitSwitchInst(SwitchInst &SI);
236     Instruction *visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE);
237     Instruction *visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI);
238     Instruction *visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI);
239     Instruction *visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV);
240
241     // visitInstruction - Specify what to return for unhandled instructions...
242     Instruction *visitInstruction(Instruction &I) { return 0; }
243
244   private:
245     Instruction *visitCallSite(CallSite CS);
246     bool transformConstExprCastCall(CallSite CS);
247     Instruction *transformCallThroughTrampoline(CallSite CS);
248     Instruction *transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
249                                    bool DoXform = true);
250     bool WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS);
251
252   public:
253     // InsertNewInstBefore - insert an instruction New before instruction Old
254     // in the program.  Add the new instruction to the worklist.
255     //
256     Instruction *InsertNewInstBefore(Instruction *New, Instruction &Old) {
257       assert(New && New->getParent() == 0 &&
258              "New instruction already inserted into a basic block!");
259       BasicBlock *BB = Old.getParent();
260       BB->getInstList().insert(&Old, New);  // Insert inst
261       AddToWorkList(New);
262       return New;
263     }
264
265     /// InsertCastBefore - Insert a cast of V to TY before the instruction POS.
266     /// This also adds the cast to the worklist.  Finally, this returns the
267     /// cast.
268     Value *InsertCastBefore(Instruction::CastOps opc, Value *V, const Type *Ty,
269                             Instruction &Pos) {
270       if (V->getType() == Ty) return V;
271
272       if (Constant *CV = dyn_cast<Constant>(V))
273         return ConstantExpr::getCast(opc, CV, Ty);
274       
275       Instruction *C = CastInst::Create(opc, V, Ty, V->getName(), &Pos);
276       AddToWorkList(C);
277       return C;
278     }
279         
280     Value *InsertBitCastBefore(Value *V, const Type *Ty, Instruction &Pos) {
281       return InsertCastBefore(Instruction::BitCast, V, Ty, Pos);
282     }
283
284
285     // ReplaceInstUsesWith - This method is to be used when an instruction is
286     // found to be dead, replacable with another preexisting expression.  Here
287     // we add all uses of I to the worklist, replace all uses of I with the new
288     // value, then return I, so that the inst combiner will know that I was
289     // modified.
290     //
291     Instruction *ReplaceInstUsesWith(Instruction &I, Value *V) {
292       AddUsersToWorkList(I);         // Add all modified instrs to worklist
293       if (&I != V) {
294         I.replaceAllUsesWith(V);
295         return &I;
296       } else {
297         // If we are replacing the instruction with itself, this must be in a
298         // segment of unreachable code, so just clobber the instruction.
299         I.replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I.getType()));
300         return &I;
301       }
302     }
303
304     // UpdateValueUsesWith - This method is to be used when an value is
305     // found to be replacable with another preexisting expression or was
306     // updated.  Here we add all uses of I to the worklist, replace all uses of
307     // I with the new value (unless the instruction was just updated), then
308     // return true, so that the inst combiner will know that I was modified.
309     //
310     bool UpdateValueUsesWith(Value *Old, Value *New) {
311       AddUsersToWorkList(*Old);         // Add all modified instrs to worklist
312       if (Old != New)
313         Old->replaceAllUsesWith(New);
314       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Old))
315         AddToWorkList(I);
316       if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(New))
317         AddToWorkList(I);
318       return true;
319     }
320     
321     // EraseInstFromFunction - When dealing with an instruction that has side
322     // effects or produces a void value, we can't rely on DCE to delete the
323     // instruction.  Instead, visit methods should return the value returned by
324     // this function.
325     Instruction *EraseInstFromFunction(Instruction &I) {
326       assert(I.use_empty() && "Cannot erase instruction that is used!");
327       AddUsesToWorkList(I);
328       RemoveFromWorkList(&I);
329       I.eraseFromParent();
330       return 0;  // Don't do anything with FI
331     }
332         
333     void ComputeMaskedBits(Value *V, const APInt &Mask, APInt &KnownZero,
334                            APInt &KnownOne, unsigned Depth = 0) const {
335       return llvm::ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne, TD, Depth);
336     }
337     
338     bool MaskedValueIsZero(Value *V, const APInt &Mask, 
339                            unsigned Depth = 0) const {
340       return llvm::MaskedValueIsZero(V, Mask, TD, Depth);
341     }
342     unsigned ComputeNumSignBits(Value *Op, unsigned Depth = 0) const {
343       return llvm::ComputeNumSignBits(Op, TD, Depth);
344     }
345
346   private:
347     /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
348     /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
349     /// casts that are known to not do anything...
350     ///
351     Value *InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
352                                    Value *V, const Type *DestTy,
353                                    Instruction *InsertBefore);
354
355     /// SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for 
356     /// commutative operators.
357     bool SimplifyCommutative(BinaryOperator &I);
358
359     /// SimplifyCompare - This reorders the operands of a CmpInst to get them in
360     /// most-complex to least-complex order.
361     bool SimplifyCompare(CmpInst &I);
362
363     /// SimplifyDemandedBits - Attempts to replace V with a simpler value based
364     /// on the demanded bits.
365     bool SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask, 
366                               APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
367                               unsigned Depth = 0);
368
369     Value *SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
370                                       uint64_t &UndefElts, unsigned Depth = 0);
371       
372     // FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a
373     // PHI node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI
374     // (which is only possible if all operands to the PHI are constants).
375     Instruction *FoldOpIntoPhi(Instruction &I);
376
377     // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
378     // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
379     // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
380     Instruction *FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN);
381     Instruction *FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN);
382     
383     
384     Instruction *OptAndOp(Instruction *Op, ConstantInt *OpRHS,
385                           ConstantInt *AndRHS, BinaryOperator &TheAnd);
386     
387     Value *FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS, ConstantInt *Mask,
388                               bool isSub, Instruction &I);
389     Instruction *InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
390                                  bool isSigned, bool Inside, Instruction &IB);
391     Instruction *PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI, AllocationInst &AI);
392     Instruction *MatchBSwap(BinaryOperator &I);
393     bool SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI);
394     Instruction *SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI);
395     Instruction *SimplifyMemSet(MemSetInst *MI);
396
397
398     Value *EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, bool isSigned);
399
400     bool CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
401                                     unsigned CastOpc,
402                                     int &NumCastsRemoved);
403     unsigned GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
404                                         unsigned PrefAlign = 0);
405
406   };
407 }
408
409 char InstCombiner::ID = 0;
410 static RegisterPass<InstCombiner>
411 X("instcombine", "Combine redundant instructions");
412
413 // getComplexity:  Assign a complexity or rank value to LLVM Values...
414 //   0 -> undef, 1 -> Const, 2 -> Other, 3 -> Arg, 3 -> Unary, 4 -> OtherInst
415 static unsigned getComplexity(Value *V) {
416   if (isa<Instruction>(V)) {
417     if (BinaryOperator::isNeg(V) || BinaryOperator::isNot(V))
418       return 3;
419     return 4;
420   }
421   if (isa<Argument>(V)) return 3;
422   return isa<Constant>(V) ? (isa<UndefValue>(V) ? 0 : 1) : 2;
423 }
424
425 // isOnlyUse - Return true if this instruction will be deleted if we stop using
426 // it.
427 static bool isOnlyUse(Value *V) {
428   return V->hasOneUse() || isa<Constant>(V);
429 }
430
431 // getPromotedType - Return the specified type promoted as it would be to pass
432 // though a va_arg area...
433 static const Type *getPromotedType(const Type *Ty) {
434   if (const IntegerType* ITy = dyn_cast<IntegerType>(Ty)) {
435     if (ITy->getBitWidth() < 32)
436       return Type::Int32Ty;
437   }
438   return Ty;
439 }
440
441 /// getBitCastOperand - If the specified operand is a CastInst, a constant
442 /// expression bitcast, or a GetElementPtrInst with all zero indices, return the
443 /// operand value, otherwise return null.
444 static Value *getBitCastOperand(Value *V) {
445   if (BitCastInst *I = dyn_cast<BitCastInst>(V))
446     // BitCastInst?
447     return I->getOperand(0);
448   else if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(V)) {
449     // GetElementPtrInst?
450     if (GEP->hasAllZeroIndices())
451       return GEP->getOperand(0);
452   } else if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V)) {
453     if (CE->getOpcode() == Instruction::BitCast)
454       // BitCast ConstantExp?
455       return CE->getOperand(0);
456     else if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
457       // GetElementPtr ConstantExp?
458       for (User::op_iterator I = CE->op_begin() + 1, E = CE->op_end();
459            I != E; ++I) {
460         ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I);
461         if (!CI || !CI->isZero())
462           // Any non-zero indices? Not cast-like.
463           return 0;
464       }
465       // All-zero indices? This is just like casting.
466       return CE->getOperand(0);
467     }
468   }
469   return 0;
470 }
471
472 /// This function is a wrapper around CastInst::isEliminableCastPair. It
473 /// simply extracts arguments and returns what that function returns.
474 static Instruction::CastOps 
475 isEliminableCastPair(
476   const CastInst *CI, ///< The first cast instruction
477   unsigned opcode,       ///< The opcode of the second cast instruction
478   const Type *DstTy,     ///< The target type for the second cast instruction
479   TargetData *TD         ///< The target data for pointer size
480 ) {
481   
482   const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();   // A from above
483   const Type *MidTy = CI->getType();                  // B from above
484
485   // Get the opcodes of the two Cast instructions
486   Instruction::CastOps firstOp = Instruction::CastOps(CI->getOpcode());
487   Instruction::CastOps secondOp = Instruction::CastOps(opcode);
488
489   return Instruction::CastOps(
490       CastInst::isEliminableCastPair(firstOp, secondOp, SrcTy, MidTy,
491                                      DstTy, TD->getIntPtrType()));
492 }
493
494 /// ValueRequiresCast - Return true if the cast from "V to Ty" actually results
495 /// in any code being generated.  It does not require codegen if V is simple
496 /// enough or if the cast can be folded into other casts.
497 static bool ValueRequiresCast(Instruction::CastOps opcode, const Value *V, 
498                               const Type *Ty, TargetData *TD) {
499   if (V->getType() == Ty || isa<Constant>(V)) return false;
500   
501   // If this is another cast that can be eliminated, it isn't codegen either.
502   if (const CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(V))
503     if (isEliminableCastPair(CI, opcode, Ty, TD)) 
504       return false;
505   return true;
506 }
507
508 /// InsertOperandCastBefore - This inserts a cast of V to DestTy before the
509 /// InsertBefore instruction.  This is specialized a bit to avoid inserting
510 /// casts that are known to not do anything...
511 ///
512 Value *InstCombiner::InsertOperandCastBefore(Instruction::CastOps opcode,
513                                              Value *V, const Type *DestTy,
514                                              Instruction *InsertBefore) {
515   if (V->getType() == DestTy) return V;
516   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
517     return ConstantExpr::getCast(opcode, C, DestTy);
518   
519   return InsertCastBefore(opcode, V, DestTy, *InsertBefore);
520 }
521
522 // SimplifyCommutative - This performs a few simplifications for commutative
523 // operators:
524 //
525 //  1. Order operands such that they are listed from right (least complex) to
526 //     left (most complex).  This puts constants before unary operators before
527 //     binary operators.
528 //
529 //  2. Transform: (op (op V, C1), C2) ==> (op V, (op C1, C2))
530 //  3. Transform: (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
531 //
532 bool InstCombiner::SimplifyCommutative(BinaryOperator &I) {
533   bool Changed = false;
534   if (getComplexity(I.getOperand(0)) < getComplexity(I.getOperand(1)))
535     Changed = !I.swapOperands();
536
537   if (!I.isAssociative()) return Changed;
538   Instruction::BinaryOps Opcode = I.getOpcode();
539   if (BinaryOperator *Op = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(0)))
540     if (Op->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op->getOperand(1))) {
541       if (isa<Constant>(I.getOperand(1))) {
542         Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(),
543                                              cast<Constant>(I.getOperand(1)),
544                                              cast<Constant>(Op->getOperand(1)));
545         I.setOperand(0, Op->getOperand(0));
546         I.setOperand(1, Folded);
547         return true;
548       } else if (BinaryOperator *Op1=dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1)))
549         if (Op1->getOpcode() == Opcode && isa<Constant>(Op1->getOperand(1)) &&
550             isOnlyUse(Op) && isOnlyUse(Op1)) {
551           Constant *C1 = cast<Constant>(Op->getOperand(1));
552           Constant *C2 = cast<Constant>(Op1->getOperand(1));
553
554           // Fold (op (op V1, C1), (op V2, C2)) ==> (op (op V1, V2), (op C1,C2))
555           Constant *Folded = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), C1, C2);
556           Instruction *New = BinaryOperator::Create(Opcode, Op->getOperand(0),
557                                                     Op1->getOperand(0),
558                                                     Op1->getName(), &I);
559           AddToWorkList(New);
560           I.setOperand(0, New);
561           I.setOperand(1, Folded);
562           return true;
563         }
564     }
565   return Changed;
566 }
567
568 /// SimplifyCompare - For a CmpInst this function just orders the operands
569 /// so that theyare listed from right (least complex) to left (most complex).
570 /// This puts constants before unary operators before binary operators.
571 bool InstCombiner::SimplifyCompare(CmpInst &I) {
572   if (getComplexity(I.getOperand(0)) >= getComplexity(I.getOperand(1)))
573     return false;
574   I.swapOperands();
575   // Compare instructions are not associative so there's nothing else we can do.
576   return true;
577 }
578
579 // dyn_castNegVal - Given a 'sub' instruction, return the RHS of the instruction
580 // if the LHS is a constant zero (which is the 'negate' form).
581 //
582 static inline Value *dyn_castNegVal(Value *V) {
583   if (BinaryOperator::isNeg(V))
584     return BinaryOperator::getNegArgument(V);
585
586   // Constants can be considered to be negated values if they can be folded.
587   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
588     return ConstantExpr::getNeg(C);
589
590   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V))
591     if (C->getType()->getElementType()->isInteger())
592       return ConstantExpr::getNeg(C);
593
594   return 0;
595 }
596
597 static inline Value *dyn_castNotVal(Value *V) {
598   if (BinaryOperator::isNot(V))
599     return BinaryOperator::getNotArgument(V);
600
601   // Constants can be considered to be not'ed values...
602   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(V))
603     return ConstantInt::get(~C->getValue());
604   return 0;
605 }
606
607 // dyn_castFoldableMul - If this value is a multiply that can be folded into
608 // other computations (because it has a constant operand), return the
609 // non-constant operand of the multiply, and set CST to point to the multiplier.
610 // Otherwise, return null.
611 //
612 static inline Value *dyn_castFoldableMul(Value *V, ConstantInt *&CST) {
613   if (V->hasOneUse() && V->getType()->isInteger())
614     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
615       if (I->getOpcode() == Instruction::Mul)
616         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))))
617           return I->getOperand(0);
618       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl)
619         if ((CST = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1)))) {
620           // The multiplier is really 1 << CST.
621           uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(V->getType())->getBitWidth();
622           uint32_t CSTVal = CST->getLimitedValue(BitWidth);
623           CST = ConstantInt::get(APInt(BitWidth, 1).shl(CSTVal));
624           return I->getOperand(0);
625         }
626     }
627   return 0;
628 }
629
630 /// dyn_castGetElementPtr - If this is a getelementptr instruction or constant
631 /// expression, return it.
632 static User *dyn_castGetElementPtr(Value *V) {
633   if (isa<GetElementPtrInst>(V)) return cast<User>(V);
634   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
635     if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr)
636       return cast<User>(V);
637   return false;
638 }
639
640 /// getOpcode - If this is an Instruction or a ConstantExpr, return the
641 /// opcode value. Otherwise return UserOp1.
642 static unsigned getOpcode(const Value *V) {
643   if (const Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
644     return I->getOpcode();
645   if (const ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(V))
646     return CE->getOpcode();
647   // Use UserOp1 to mean there's no opcode.
648   return Instruction::UserOp1;
649 }
650
651 /// AddOne - Add one to a ConstantInt
652 static ConstantInt *AddOne(ConstantInt *C) {
653   APInt Val(C->getValue());
654   return ConstantInt::get(++Val);
655 }
656 /// SubOne - Subtract one from a ConstantInt
657 static ConstantInt *SubOne(ConstantInt *C) {
658   APInt Val(C->getValue());
659   return ConstantInt::get(--Val);
660 }
661 /// Add - Add two ConstantInts together
662 static ConstantInt *Add(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
663   return ConstantInt::get(C1->getValue() + C2->getValue());
664 }
665 /// And - Bitwise AND two ConstantInts together
666 static ConstantInt *And(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
667   return ConstantInt::get(C1->getValue() & C2->getValue());
668 }
669 /// Subtract - Subtract one ConstantInt from another
670 static ConstantInt *Subtract(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
671   return ConstantInt::get(C1->getValue() - C2->getValue());
672 }
673 /// Multiply - Multiply two ConstantInts together
674 static ConstantInt *Multiply(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2) {
675   return ConstantInt::get(C1->getValue() * C2->getValue());
676 }
677 /// MultiplyOverflows - True if the multiply can not be expressed in an int
678 /// this size.
679 static bool MultiplyOverflows(ConstantInt *C1, ConstantInt *C2, bool sign) {
680   uint32_t W = C1->getBitWidth();
681   APInt LHSExt = C1->getValue(), RHSExt = C2->getValue();
682   if (sign) {
683     LHSExt.sext(W * 2);
684     RHSExt.sext(W * 2);
685   } else {
686     LHSExt.zext(W * 2);
687     RHSExt.zext(W * 2);
688   }
689
690   APInt MulExt = LHSExt * RHSExt;
691
692   if (sign) {
693     APInt Min = APInt::getSignedMinValue(W).sext(W * 2);
694     APInt Max = APInt::getSignedMaxValue(W).sext(W * 2);
695     return MulExt.slt(Min) || MulExt.sgt(Max);
696   } else 
697     return MulExt.ugt(APInt::getLowBitsSet(W * 2, W));
698 }
699
700
701 /// ShrinkDemandedConstant - Check to see if the specified operand of the 
702 /// specified instruction is a constant integer.  If so, check to see if there
703 /// are any bits set in the constant that are not demanded.  If so, shrink the
704 /// constant and return true.
705 static bool ShrinkDemandedConstant(Instruction *I, unsigned OpNo, 
706                                    APInt Demanded) {
707   assert(I && "No instruction?");
708   assert(OpNo < I->getNumOperands() && "Operand index too large");
709
710   // If the operand is not a constant integer, nothing to do.
711   ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(OpNo));
712   if (!OpC) return false;
713
714   // If there are no bits set that aren't demanded, nothing to do.
715   Demanded.zextOrTrunc(OpC->getValue().getBitWidth());
716   if ((~Demanded & OpC->getValue()) == 0)
717     return false;
718
719   // This instruction is producing bits that are not demanded. Shrink the RHS.
720   Demanded &= OpC->getValue();
721   I->setOperand(OpNo, ConstantInt::get(Demanded));
722   return true;
723 }
724
725 // ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given a signed integer type and a 
726 // set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
727 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
728 // min/max.
729 static void ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
730                                                    const APInt& KnownZero,
731                                                    const APInt& KnownOne,
732                                                    APInt& Min, APInt& Max) {
733   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
734   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
735          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
736          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() == BitWidth &&
737          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
738   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
739
740   // The minimum value is when all unknown bits are zeros, EXCEPT for the sign
741   // bit if it is unknown.
742   Min = KnownOne;
743   Max = KnownOne|UnknownBits;
744   
745   if (UnknownBits[BitWidth-1]) { // Sign bit is unknown
746     Min.set(BitWidth-1);
747     Max.clear(BitWidth-1);
748   }
749 }
750
751 // ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits - Given an unsigned integer type and
752 // a set of known zero and one bits, compute the maximum and minimum values that
753 // could have the specified known zero and known one bits, returning them in
754 // min/max.
755 static void ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(const Type *Ty,
756                                                      const APInt &KnownZero,
757                                                      const APInt &KnownOne,
758                                                      APInt &Min, APInt &Max) {
759   uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth(); BitWidth = BitWidth;
760   assert(KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
761          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
762          Min.getBitWidth() == BitWidth && Max.getBitWidth() &&
763          "Ty, KnownZero, KnownOne and Min, Max must have equal bitwidth.");
764   APInt UnknownBits = ~(KnownZero|KnownOne);
765   
766   // The minimum value is when the unknown bits are all zeros.
767   Min = KnownOne;
768   // The maximum value is when the unknown bits are all ones.
769   Max = KnownOne|UnknownBits;
770 }
771
772 /// SimplifyDemandedBits - This function attempts to replace V with a simpler
773 /// value based on the demanded bits. When this function is called, it is known
774 /// that only the bits set in DemandedMask of the result of V are ever used
775 /// downstream. Consequently, depending on the mask and V, it may be possible
776 /// to replace V with a constant or one of its operands. In such cases, this
777 /// function does the replacement and returns true. In all other cases, it
778 /// returns false after analyzing the expression and setting KnownOne and known
779 /// to be one in the expression. KnownZero contains all the bits that are known
780 /// to be zero in the expression. These are provided to potentially allow the
781 /// caller (which might recursively be SimplifyDemandedBits itself) to simplify
782 /// the expression. KnownOne and KnownZero always follow the invariant that 
783 /// KnownOne & KnownZero == 0. That is, a bit can't be both 1 and 0. Note that
784 /// the bits in KnownOne and KnownZero may only be accurate for those bits set
785 /// in DemandedMask. Note also that the bitwidth of V, DemandedMask, KnownZero
786 /// and KnownOne must all be the same.
787 bool InstCombiner::SimplifyDemandedBits(Value *V, APInt DemandedMask,
788                                         APInt& KnownZero, APInt& KnownOne,
789                                         unsigned Depth) {
790   assert(V != 0 && "Null pointer of Value???");
791   assert(Depth <= 6 && "Limit Search Depth");
792   uint32_t BitWidth = DemandedMask.getBitWidth();
793   const IntegerType *VTy = cast<IntegerType>(V->getType());
794   assert(VTy->getBitWidth() == BitWidth && 
795          KnownZero.getBitWidth() == BitWidth && 
796          KnownOne.getBitWidth() == BitWidth &&
797          "Value *V, DemandedMask, KnownZero and KnownOne \
798           must have same BitWidth");
799   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(V)) {
800     // We know all of the bits for a constant!
801     KnownOne = CI->getValue() & DemandedMask;
802     KnownZero = ~KnownOne & DemandedMask;
803     return false;
804   }
805   
806   KnownZero.clear(); 
807   KnownOne.clear();
808   if (!V->hasOneUse()) {    // Other users may use these bits.
809     if (Depth != 0) {       // Not at the root.
810       // Just compute the KnownZero/KnownOne bits to simplify things downstream.
811       ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, KnownZero, KnownOne, Depth);
812       return false;
813     }
814     // If this is the root being simplified, allow it to have multiple uses,
815     // just set the DemandedMask to all bits.
816     DemandedMask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
817   } else if (DemandedMask == 0) {   // Not demanding any bits from V.
818     if (V != UndefValue::get(VTy))
819       return UpdateValueUsesWith(V, UndefValue::get(VTy));
820     return false;
821   } else if (Depth == 6) {        // Limit search depth.
822     return false;
823   }
824   
825   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
826   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
827
828   APInt LHSKnownZero(BitWidth, 0), LHSKnownOne(BitWidth, 0);
829   APInt &RHSKnownZero = KnownZero, &RHSKnownOne = KnownOne;
830   switch (I->getOpcode()) {
831   default:
832     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
833     break;
834   case Instruction::And:
835     // If either the LHS or the RHS are Zero, the result is zero.
836     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
837                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
838       return true;
839     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
840            "Bits known to be one AND zero?"); 
841
842     // If something is known zero on the RHS, the bits aren't demanded on the
843     // LHS.
844     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownZero,
845                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
846       return true;
847     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
848            "Bits known to be one AND zero?"); 
849
850     // If all of the demanded bits are known 1 on one side, return the other.
851     // These bits cannot contribute to the result of the 'and'.
852     if ((DemandedMask & ~LHSKnownZero & RHSKnownOne) == 
853         (DemandedMask & ~LHSKnownZero))
854       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
855     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & LHSKnownOne) == 
856         (DemandedMask & ~RHSKnownZero))
857       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
858     
859     // If all of the demanded bits in the inputs are known zeros, return zero.
860     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|LHSKnownZero)) == DemandedMask)
861       return UpdateValueUsesWith(I, Constant::getNullValue(VTy));
862       
863     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
864     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask & ~LHSKnownZero))
865       return UpdateValueUsesWith(I, I);
866       
867     // Output known-1 bits are only known if set in both the LHS & RHS.
868     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
869     // Output known-0 are known to be clear if zero in either the LHS | RHS.
870     RHSKnownZero |= LHSKnownZero;
871     break;
872   case Instruction::Or:
873     // If either the LHS or the RHS are One, the result is One.
874     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
875                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
876       return true;
877     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
878            "Bits known to be one AND zero?"); 
879     // If something is known one on the RHS, the bits aren't demanded on the
880     // LHS.
881     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask & ~RHSKnownOne, 
882                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
883       return true;
884     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
885            "Bits known to be one AND zero?"); 
886     
887     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
888     // These bits cannot contribute to the result of the 'or'.
889     if ((DemandedMask & ~LHSKnownOne & RHSKnownZero) == 
890         (DemandedMask & ~LHSKnownOne))
891       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
892     if ((DemandedMask & ~RHSKnownOne & LHSKnownZero) == 
893         (DemandedMask & ~RHSKnownOne))
894       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
895
896     // If all of the potentially set bits on one side are known to be set on
897     // the other side, just use the 'other' side.
898     if ((DemandedMask & (~RHSKnownZero) & LHSKnownOne) == 
899         (DemandedMask & (~RHSKnownZero)))
900       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
901     if ((DemandedMask & (~LHSKnownZero) & RHSKnownOne) == 
902         (DemandedMask & (~LHSKnownZero)))
903       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
904         
905     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
906     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
907       return UpdateValueUsesWith(I, I);
908           
909     // Output known-0 bits are only known if clear in both the LHS & RHS.
910     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
911     // Output known-1 are known to be set if set in either the LHS | RHS.
912     RHSKnownOne |= LHSKnownOne;
913     break;
914   case Instruction::Xor: {
915     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask,
916                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
917       return true;
918     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
919            "Bits known to be one AND zero?"); 
920     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
921                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
922       return true;
923     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
924            "Bits known to be one AND zero?"); 
925     
926     // If all of the demanded bits are known zero on one side, return the other.
927     // These bits cannot contribute to the result of the 'xor'.
928     if ((DemandedMask & RHSKnownZero) == DemandedMask)
929       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
930     if ((DemandedMask & LHSKnownZero) == DemandedMask)
931       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(1));
932     
933     // Output known-0 bits are known if clear or set in both the LHS & RHS.
934     APInt KnownZeroOut = (RHSKnownZero & LHSKnownZero) | 
935                          (RHSKnownOne & LHSKnownOne);
936     // Output known-1 are known to be set if set in only one of the LHS, RHS.
937     APInt KnownOneOut = (RHSKnownZero & LHSKnownOne) | 
938                         (RHSKnownOne & LHSKnownZero);
939     
940     // If all of the demanded bits are known to be zero on one side or the
941     // other, turn this into an *inclusive* or.
942     //    e.g. (A & C1)^(B & C2) -> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
943     if ((DemandedMask & ~RHSKnownZero & ~LHSKnownZero) == 0) {
944       Instruction *Or =
945         BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
946                                  I->getName());
947       InsertNewInstBefore(Or, *I);
948       return UpdateValueUsesWith(I, Or);
949     }
950     
951     // If all of the demanded bits on one side are known, and all of the set
952     // bits on that side are also known to be set on the other side, turn this
953     // into an AND, as we know the bits will be cleared.
954     //    e.g. (X | C1) ^ C2 --> (X | C1) & ~C2 iff (C1&C2) == C2
955     if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask) { 
956       // all known
957       if ((RHSKnownOne & LHSKnownOne) == RHSKnownOne) {
958         Constant *AndC = ConstantInt::get(~RHSKnownOne & DemandedMask);
959         Instruction *And = 
960           BinaryOperator::CreateAnd(I->getOperand(0), AndC, "tmp");
961         InsertNewInstBefore(And, *I);
962         return UpdateValueUsesWith(I, And);
963       }
964     }
965     
966     // If the RHS is a constant, see if we can simplify it.
967     // FIXME: for XOR, we prefer to force bits to 1 if they will make a -1.
968     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
969       return UpdateValueUsesWith(I, I);
970     
971     RHSKnownZero = KnownZeroOut;
972     RHSKnownOne  = KnownOneOut;
973     break;
974   }
975   case Instruction::Select:
976     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(2), DemandedMask,
977                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
978       return true;
979     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedMask, 
980                              LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
981       return true;
982     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
983            "Bits known to be one AND zero?"); 
984     assert((LHSKnownZero & LHSKnownOne) == 0 && 
985            "Bits known to be one AND zero?"); 
986     
987     // If the operands are constants, see if we can simplify them.
988     if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, DemandedMask))
989       return UpdateValueUsesWith(I, I);
990     if (ShrinkDemandedConstant(I, 2, DemandedMask))
991       return UpdateValueUsesWith(I, I);
992     
993     // Only known if known in both the LHS and RHS.
994     RHSKnownOne &= LHSKnownOne;
995     RHSKnownZero &= LHSKnownZero;
996     break;
997   case Instruction::Trunc: {
998     uint32_t truncBf = 
999       cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
1000     DemandedMask.zext(truncBf);
1001     RHSKnownZero.zext(truncBf);
1002     RHSKnownOne.zext(truncBf);
1003     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask, 
1004                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1005       return true;
1006     DemandedMask.trunc(BitWidth);
1007     RHSKnownZero.trunc(BitWidth);
1008     RHSKnownOne.trunc(BitWidth);
1009     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1010            "Bits known to be one AND zero?"); 
1011     break;
1012   }
1013   case Instruction::BitCast:
1014     if (!I->getOperand(0)->getType()->isInteger())
1015       return false;
1016       
1017     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1018                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1019       return true;
1020     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1021            "Bits known to be one AND zero?"); 
1022     break;
1023   case Instruction::ZExt: {
1024     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1025     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1026     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1027     
1028     DemandedMask.trunc(SrcBitWidth);
1029     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1030     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1031     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMask,
1032                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1033       return true;
1034     DemandedMask.zext(BitWidth);
1035     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1036     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1037     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1038            "Bits known to be one AND zero?"); 
1039     // The top bits are known to be zero.
1040     RHSKnownZero |= APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth);
1041     break;
1042   }
1043   case Instruction::SExt: {
1044     // Compute the bits in the result that are not present in the input.
1045     const IntegerType *SrcTy = cast<IntegerType>(I->getOperand(0)->getType());
1046     uint32_t SrcBitWidth = SrcTy->getBitWidth();
1047     
1048     APInt InputDemandedBits = DemandedMask & 
1049                               APInt::getLowBitsSet(BitWidth, SrcBitWidth);
1050
1051     APInt NewBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth - SrcBitWidth));
1052     // If any of the sign extended bits are demanded, we know that the sign
1053     // bit is demanded.
1054     if ((NewBits & DemandedMask) != 0)
1055       InputDemandedBits.set(SrcBitWidth-1);
1056       
1057     InputDemandedBits.trunc(SrcBitWidth);
1058     RHSKnownZero.trunc(SrcBitWidth);
1059     RHSKnownOne.trunc(SrcBitWidth);
1060     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InputDemandedBits,
1061                              RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1062       return true;
1063     InputDemandedBits.zext(BitWidth);
1064     RHSKnownZero.zext(BitWidth);
1065     RHSKnownOne.zext(BitWidth);
1066     assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1067            "Bits known to be one AND zero?"); 
1068       
1069     // If the sign bit of the input is known set or clear, then we know the
1070     // top bits of the result.
1071
1072     // If the input sign bit is known zero, or if the NewBits are not demanded
1073     // convert this into a zero extension.
1074     if (RHSKnownZero[SrcBitWidth-1] || (NewBits & ~DemandedMask) == NewBits)
1075     {
1076       // Convert to ZExt cast
1077       CastInst *NewCast = new ZExtInst(I->getOperand(0), VTy, I->getName(), I);
1078       return UpdateValueUsesWith(I, NewCast);
1079     } else if (RHSKnownOne[SrcBitWidth-1]) {    // Input sign bit known set
1080       RHSKnownOne |= NewBits;
1081     }
1082     break;
1083   }
1084   case Instruction::Add: {
1085     // Figure out what the input bits are.  If the top bits of the and result
1086     // are not demanded, then the add doesn't demand them from its input
1087     // either.
1088     uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1089       
1090     // If there is a constant on the RHS, there are a variety of xformations
1091     // we can do.
1092     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1093       // If null, this should be simplified elsewhere.  Some of the xforms here
1094       // won't work if the RHS is zero.
1095       if (RHS->isZero())
1096         break;
1097       
1098       // If the top bit of the output is demanded, demand everything from the
1099       // input.  Otherwise, we demand all the input bits except NLZ top bits.
1100       APInt InDemandedBits(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - NLZ));
1101
1102       // Find information about known zero/one bits in the input.
1103       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), InDemandedBits, 
1104                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1105         return true;
1106
1107       // If the RHS of the add has bits set that can't affect the input, reduce
1108       // the constant.
1109       if (ShrinkDemandedConstant(I, 1, InDemandedBits))
1110         return UpdateValueUsesWith(I, I);
1111       
1112       // Avoid excess work.
1113       if (LHSKnownZero == 0 && LHSKnownOne == 0)
1114         break;
1115       
1116       // Turn it into OR if input bits are zero.
1117       if ((LHSKnownZero & RHS->getValue()) == RHS->getValue()) {
1118         Instruction *Or =
1119           BinaryOperator::CreateOr(I->getOperand(0), I->getOperand(1),
1120                                    I->getName());
1121         InsertNewInstBefore(Or, *I);
1122         return UpdateValueUsesWith(I, Or);
1123       }
1124       
1125       // We can say something about the output known-zero and known-one bits,
1126       // depending on potential carries from the input constant and the
1127       // unknowns.  For example if the LHS is known to have at most the 0x0F0F0
1128       // bits set and the RHS constant is 0x01001, then we know we have a known
1129       // one mask of 0x00001 and a known zero mask of 0xE0F0E.
1130       
1131       // To compute this, we first compute the potential carry bits.  These are
1132       // the bits which may be modified.  I'm not aware of a better way to do
1133       // this scan.
1134       const APInt& RHSVal = RHS->getValue();
1135       APInt CarryBits((~LHSKnownZero + RHSVal) ^ (~LHSKnownZero ^ RHSVal));
1136       
1137       // Now that we know which bits have carries, compute the known-1/0 sets.
1138       
1139       // Bits are known one if they are known zero in one operand and one in the
1140       // other, and there is no input carry.
1141       RHSKnownOne = ((LHSKnownZero & RHSVal) | 
1142                      (LHSKnownOne & ~RHSVal)) & ~CarryBits;
1143       
1144       // Bits are known zero if they are known zero in both operands and there
1145       // is no input carry.
1146       RHSKnownZero = LHSKnownZero & ~RHSVal & ~CarryBits;
1147     } else {
1148       // If the high-bits of this ADD are not demanded, then it does not demand
1149       // the high bits of its LHS or RHS.
1150       if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1151         // Right fill the mask of bits for this ADD to demand the most
1152         // significant bit and all those below it.
1153         APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1154         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1155                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1156           return true;
1157         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1158                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1159           return true;
1160       }
1161     }
1162     break;
1163   }
1164   case Instruction::Sub:
1165     // If the high-bits of this SUB are not demanded, then it does not demand
1166     // the high bits of its LHS or RHS.
1167     if (DemandedMask[BitWidth-1] == 0) {
1168       // Right fill the mask of bits for this SUB to demand the most
1169       // significant bit and all those below it.
1170       uint32_t NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1171       APInt DemandedFromOps(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth-NLZ));
1172       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedFromOps,
1173                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1174         return true;
1175       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), DemandedFromOps,
1176                                LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1177         return true;
1178     }
1179     // Otherwise just hand the sub off to ComputeMaskedBits to fill in
1180     // the known zeros and ones.
1181     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1182     break;
1183   case Instruction::Shl:
1184     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1185       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1186       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.lshr(ShiftAmt));
1187       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn, 
1188                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1189         return true;
1190       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1191              "Bits known to be one AND zero?"); 
1192       RHSKnownZero <<= ShiftAmt;
1193       RHSKnownOne  <<= ShiftAmt;
1194       // low bits known zero.
1195       if (ShiftAmt)
1196         RHSKnownZero |= APInt::getLowBitsSet(BitWidth, ShiftAmt);
1197     }
1198     break;
1199   case Instruction::LShr:
1200     // For a logical shift right
1201     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1202       uint64_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1203       
1204       // Unsigned shift right.
1205       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1206       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), DemandedMaskIn,
1207                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1208         return true;
1209       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1210              "Bits known to be one AND zero?"); 
1211       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1212       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1213       if (ShiftAmt) {
1214         // Compute the new bits that are at the top now.
1215         APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1216         RHSKnownZero |= HighBits;  // high bits known zero.
1217       }
1218     }
1219     break;
1220   case Instruction::AShr:
1221     // If this is an arithmetic shift right and only the low-bit is set, we can
1222     // always convert this into a logical shr, even if the shift amount is
1223     // variable.  The low bit of the shift cannot be an input sign bit unless
1224     // the shift amount is >= the size of the datatype, which is undefined.
1225     if (DemandedMask == 1) {
1226       // Perform the logical shift right.
1227       Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1228                         I->getOperand(0), I->getOperand(1), I->getName());
1229       InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1230       return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1231     }    
1232
1233     // If the sign bit is the only bit demanded by this ashr, then there is no
1234     // need to do it, the shift doesn't change the high bit.
1235     if (DemandedMask.isSignBit())
1236       return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1237     
1238     if (ConstantInt *SA = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1239       uint32_t ShiftAmt = SA->getLimitedValue(BitWidth);
1240       
1241       // Signed shift right.
1242       APInt DemandedMaskIn(DemandedMask.shl(ShiftAmt));
1243       // If any of the "high bits" are demanded, we should set the sign bit as
1244       // demanded.
1245       if (DemandedMask.countLeadingZeros() <= ShiftAmt)
1246         DemandedMaskIn.set(BitWidth-1);
1247       if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0),
1248                                DemandedMaskIn,
1249                                RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth+1))
1250         return true;
1251       assert((RHSKnownZero & RHSKnownOne) == 0 && 
1252              "Bits known to be one AND zero?"); 
1253       // Compute the new bits that are at the top now.
1254       APInt HighBits(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, ShiftAmt));
1255       RHSKnownZero = APIntOps::lshr(RHSKnownZero, ShiftAmt);
1256       RHSKnownOne  = APIntOps::lshr(RHSKnownOne, ShiftAmt);
1257         
1258       // Handle the sign bits.
1259       APInt SignBit(APInt::getSignBit(BitWidth));
1260       // Adjust to where it is now in the mask.
1261       SignBit = APIntOps::lshr(SignBit, ShiftAmt);  
1262         
1263       // If the input sign bit is known to be zero, or if none of the top bits
1264       // are demanded, turn this into an unsigned shift right.
1265       if (BitWidth <= ShiftAmt || RHSKnownZero[BitWidth-ShiftAmt-1] || 
1266           (HighBits & ~DemandedMask) == HighBits) {
1267         // Perform the logical shift right.
1268         Value *NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(
1269                           I->getOperand(0), SA, I->getName());
1270         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NewVal), *I);
1271         return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1272       } else if ((RHSKnownOne & SignBit) != 0) { // New bits are known one.
1273         RHSKnownOne |= HighBits;
1274       }
1275     }
1276     break;
1277   case Instruction::SRem:
1278     if (ConstantInt *Rem = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
1279       APInt RA = Rem->getValue().abs();
1280       if (RA.isPowerOf2()) {
1281         if (DemandedMask.ule(RA))    // srem won't affect demanded bits
1282           return UpdateValueUsesWith(I, I->getOperand(0));
1283
1284         APInt LowBits = RA - 1;
1285         APInt Mask2 = LowBits | APInt::getSignBit(BitWidth);
1286         if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), Mask2,
1287                                  LHSKnownZero, LHSKnownOne, Depth+1))
1288           return true;
1289
1290         if (LHSKnownZero[BitWidth-1] || ((LHSKnownZero & LowBits) == LowBits))
1291           LHSKnownZero |= ~LowBits;
1292
1293         KnownZero |= LHSKnownZero & DemandedMask;
1294
1295         assert((KnownZero & KnownOne) == 0&&"Bits known to be one AND zero?"); 
1296       }
1297     }
1298     break;
1299   case Instruction::URem: {
1300     APInt KnownZero2(BitWidth, 0), KnownOne2(BitWidth, 0);
1301     APInt AllOnes = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
1302     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(0), AllOnes,
1303                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1304       return true;
1305
1306     uint32_t Leaders = KnownZero2.countLeadingOnes();
1307     if (SimplifyDemandedBits(I->getOperand(1), AllOnes,
1308                              KnownZero2, KnownOne2, Depth+1))
1309       return true;
1310
1311     Leaders = std::max(Leaders,
1312                        KnownZero2.countLeadingOnes());
1313     KnownZero = APInt::getHighBitsSet(BitWidth, Leaders) & DemandedMask;
1314     break;
1315   }
1316   case Instruction::Call:
1317     if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I)) {
1318       switch (II->getIntrinsicID()) {
1319       default: break;
1320       case Intrinsic::bswap: {
1321         // If the only bits demanded come from one byte of the bswap result,
1322         // just shift the input byte into position to eliminate the bswap.
1323         unsigned NLZ = DemandedMask.countLeadingZeros();
1324         unsigned NTZ = DemandedMask.countTrailingZeros();
1325           
1326         // Round NTZ down to the next byte.  If we have 11 trailing zeros, then
1327         // we need all the bits down to bit 8.  Likewise, round NLZ.  If we
1328         // have 14 leading zeros, round to 8.
1329         NLZ &= ~7;
1330         NTZ &= ~7;
1331         // If we need exactly one byte, we can do this transformation.
1332         if (BitWidth-NLZ-NTZ == 8) {
1333           unsigned ResultBit = NTZ;
1334           unsigned InputBit = BitWidth-NTZ-8;
1335           
1336           // Replace this with either a left or right shift to get the byte into
1337           // the right place.
1338           Instruction *NewVal;
1339           if (InputBit > ResultBit)
1340             NewVal = BinaryOperator::CreateLShr(I->getOperand(1),
1341                     ConstantInt::get(I->getType(), InputBit-ResultBit));
1342           else
1343             NewVal = BinaryOperator::CreateShl(I->getOperand(1),
1344                     ConstantInt::get(I->getType(), ResultBit-InputBit));
1345           NewVal->takeName(I);
1346           InsertNewInstBefore(NewVal, *I);
1347           return UpdateValueUsesWith(I, NewVal);
1348         }
1349           
1350         // TODO: Could compute known zero/one bits based on the input.
1351         break;
1352       }
1353       }
1354     }
1355     ComputeMaskedBits(V, DemandedMask, RHSKnownZero, RHSKnownOne, Depth);
1356     break;
1357   }
1358   
1359   // If the client is only demanding bits that we know, return the known
1360   // constant.
1361   if ((DemandedMask & (RHSKnownZero|RHSKnownOne)) == DemandedMask)
1362     return UpdateValueUsesWith(I, ConstantInt::get(RHSKnownOne));
1363   return false;
1364 }
1365
1366
1367 /// SimplifyDemandedVectorElts - The specified value produces a vector with
1368 /// 64 or fewer elements.  DemandedElts contains the set of elements that are
1369 /// actually used by the caller.  This method analyzes which elements of the
1370 /// operand are undef and returns that information in UndefElts.
1371 ///
1372 /// If the information about demanded elements can be used to simplify the
1373 /// operation, the operation is simplified, then the resultant value is
1374 /// returned.  This returns null if no change was made.
1375 Value *InstCombiner::SimplifyDemandedVectorElts(Value *V, uint64_t DemandedElts,
1376                                                 uint64_t &UndefElts,
1377                                                 unsigned Depth) {
1378   unsigned VWidth = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
1379   assert(VWidth <= 64 && "Vector too wide to analyze!");
1380   uint64_t EltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
1381   assert((DemandedElts & ~EltMask) == 0 && "Invalid DemandedElts!");
1382
1383   if (isa<UndefValue>(V)) {
1384     // If the entire vector is undefined, just return this info.
1385     UndefElts = EltMask;
1386     return 0;
1387   } else if (DemandedElts == 0) { // If nothing is demanded, provide undef.
1388     UndefElts = EltMask;
1389     return UndefValue::get(V->getType());
1390   }
1391
1392   UndefElts = 0;
1393   if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
1394     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1395     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1396
1397     std::vector<Constant*> Elts;
1398     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1399       if (!(DemandedElts & (1ULL << i))) {   // If not demanded, set to undef.
1400         Elts.push_back(Undef);
1401         UndefElts |= (1ULL << i);
1402       } else if (isa<UndefValue>(CP->getOperand(i))) {   // Already undef.
1403         Elts.push_back(Undef);
1404         UndefElts |= (1ULL << i);
1405       } else {                               // Otherwise, defined.
1406         Elts.push_back(CP->getOperand(i));
1407       }
1408
1409     // If we changed the constant, return it.
1410     Constant *NewCP = ConstantVector::get(Elts);
1411     return NewCP != CP ? NewCP : 0;
1412   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
1413     // Simplify the CAZ to a ConstantVector where the non-demanded elements are
1414     // set to undef.
1415     
1416     // Check if this is identity. If so, return 0 since we are not simplifying
1417     // anything.
1418     if (DemandedElts == ((1ULL << VWidth) -1))
1419       return 0;
1420     
1421     const Type *EltTy = cast<VectorType>(V->getType())->getElementType();
1422     Constant *Zero = Constant::getNullValue(EltTy);
1423     Constant *Undef = UndefValue::get(EltTy);
1424     std::vector<Constant*> Elts;
1425     for (unsigned i = 0; i != VWidth; ++i)
1426       Elts.push_back((DemandedElts & (1ULL << i)) ? Zero : Undef);
1427     UndefElts = DemandedElts ^ EltMask;
1428     return ConstantVector::get(Elts);
1429   }
1430   
1431   // Limit search depth.
1432   if (Depth == 10)
1433     return false;
1434
1435   // If multiple users are using the root value, procede with
1436   // simplification conservatively assuming that all elements
1437   // are needed.
1438   if (!V->hasOneUse()) {
1439     // Quit if we find multiple users of a non-root value though.
1440     // They'll be handled when it's their turn to be visited by
1441     // the main instcombine process.
1442     if (Depth != 0)
1443       // TODO: Just compute the UndefElts information recursively.
1444       return false;
1445
1446     // Conservatively assume that all elements are needed.
1447     DemandedElts = EltMask;
1448   }
1449   
1450   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
1451   if (!I) return false;        // Only analyze instructions.
1452   
1453   bool MadeChange = false;
1454   uint64_t UndefElts2;
1455   Value *TmpV;
1456   switch (I->getOpcode()) {
1457   default: break;
1458     
1459   case Instruction::InsertElement: {
1460     // If this is a variable index, we don't know which element it overwrites.
1461     // demand exactly the same input as we produce.
1462     ConstantInt *Idx = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(2));
1463     if (Idx == 0) {
1464       // Note that we can't propagate undef elt info, because we don't know
1465       // which elt is getting updated.
1466       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1467                                         UndefElts2, Depth+1);
1468       if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1469       break;
1470     }
1471     
1472     // If this is inserting an element that isn't demanded, remove this
1473     // insertelement.
1474     unsigned IdxNo = Idx->getZExtValue();
1475     if (IdxNo >= VWidth || (DemandedElts & (1ULL << IdxNo)) == 0)
1476       return AddSoonDeadInstToWorklist(*I, 0);
1477     
1478     // Otherwise, the element inserted overwrites whatever was there, so the
1479     // input demanded set is simpler than the output set.
1480     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0),
1481                                       DemandedElts & ~(1ULL << IdxNo),
1482                                       UndefElts, Depth+1);
1483     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1484
1485     // The inserted element is defined.
1486     UndefElts &= ~(1ULL << IdxNo);
1487     break;
1488   }
1489   case Instruction::ShuffleVector: {
1490     ShuffleVectorInst *Shuffle = cast<ShuffleVectorInst>(I);
1491     uint64_t LHSVWidth =
1492       cast<VectorType>(Shuffle->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
1493     uint64_t LeftDemanded = 0, RightDemanded = 0;
1494     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1495       if (DemandedElts & (1ULL << i)) {
1496         unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1497         if (MaskVal != -1u) {
1498           assert(MaskVal < LHSVWidth * 2 &&
1499                  "shufflevector mask index out of range!");
1500           if (MaskVal < LHSVWidth)
1501             LeftDemanded |= 1ULL << MaskVal;
1502           else
1503             RightDemanded |= 1ULL << (MaskVal - LHSVWidth);
1504         }
1505       }
1506     }
1507
1508     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), LeftDemanded,
1509                                       UndefElts2, Depth+1);
1510     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1511
1512     uint64_t UndefElts3;
1513     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), RightDemanded,
1514                                       UndefElts3, Depth+1);
1515     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1516
1517     bool NewUndefElts = false;
1518     for (unsigned i = 0; i < VWidth; i++) {
1519       unsigned MaskVal = Shuffle->getMaskValue(i);
1520       if (MaskVal == -1u) {
1521         uint64_t NewBit = 1ULL << i;
1522         UndefElts |= NewBit;
1523       } else if (MaskVal < LHSVWidth) {
1524         uint64_t NewBit = ((UndefElts2 >> MaskVal) & 1) << i;
1525         NewUndefElts |= NewBit;
1526         UndefElts |= NewBit;
1527       } else {
1528         uint64_t NewBit = ((UndefElts3 >> (MaskVal - LHSVWidth)) & 1) << i;
1529         NewUndefElts |= NewBit;
1530         UndefElts |= NewBit;
1531       }
1532     }
1533
1534     if (NewUndefElts) {
1535       // Add additional discovered undefs.
1536       std::vector<Constant*> Elts;
1537       for (unsigned i = 0; i < VWidth; ++i) {
1538         if (UndefElts & (1ULL << i))
1539           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
1540         else
1541           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
1542                                           Shuffle->getMaskValue(i)));
1543       }
1544       I->setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
1545       MadeChange = true;
1546     }
1547     break;
1548   }
1549   case Instruction::BitCast: {
1550     // Vector->vector casts only.
1551     const VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(I->getOperand(0)->getType());
1552     if (!VTy) break;
1553     unsigned InVWidth = VTy->getNumElements();
1554     uint64_t InputDemandedElts = 0;
1555     unsigned Ratio;
1556
1557     if (VWidth == InVWidth) {
1558       // If we are converting from <4 x i32> -> <4 x f32>, we demand the same
1559       // elements as are demanded of us.
1560       Ratio = 1;
1561       InputDemandedElts = DemandedElts;
1562     } else if (VWidth > InVWidth) {
1563       // Untested so far.
1564       break;
1565       
1566       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1567       // then an input element is live if any of the corresponding output
1568       // elements are live.
1569       Ratio = VWidth/InVWidth;
1570       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx) {
1571         if (DemandedElts & (1ULL << OutIdx))
1572           InputDemandedElts |= 1ULL << (OutIdx/Ratio);
1573       }
1574     } else {
1575       // Untested so far.
1576       break;
1577       
1578       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1579       // then an input element is live if the corresponding output element is
1580       // live.
1581       Ratio = InVWidth/VWidth;
1582       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1583         if (DemandedElts & (1ULL << InIdx/Ratio))
1584           InputDemandedElts |= 1ULL << InIdx;
1585     }
1586     
1587     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1588     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), InputDemandedElts,
1589                                       UndefElts2, Depth+1);
1590     if (TmpV) {
1591       I->setOperand(0, TmpV);
1592       MadeChange = true;
1593     }
1594     
1595     UndefElts = UndefElts2;
1596     if (VWidth > InVWidth) {
1597       assert(0 && "Unimp");
1598       // If there are more elements in the result than there are in the source,
1599       // then an output element is undef if the corresponding input element is
1600       // undef.
1601       for (unsigned OutIdx = 0; OutIdx != VWidth; ++OutIdx)
1602         if (UndefElts2 & (1ULL << (OutIdx/Ratio)))
1603           UndefElts |= 1ULL << OutIdx;
1604     } else if (VWidth < InVWidth) {
1605       assert(0 && "Unimp");
1606       // If there are more elements in the source than there are in the result,
1607       // then a result element is undef if all of the corresponding input
1608       // elements are undef.
1609       UndefElts = ~0ULL >> (64-VWidth);  // Start out all undef.
1610       for (unsigned InIdx = 0; InIdx != InVWidth; ++InIdx)
1611         if ((UndefElts2 & (1ULL << InIdx)) == 0)    // Not undef?
1612           UndefElts &= ~(1ULL << (InIdx/Ratio));    // Clear undef bit.
1613     }
1614     break;
1615   }
1616   case Instruction::And:
1617   case Instruction::Or:
1618   case Instruction::Xor:
1619   case Instruction::Add:
1620   case Instruction::Sub:
1621   case Instruction::Mul:
1622     // div/rem demand all inputs, because they don't want divide by zero.
1623     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(0), DemandedElts,
1624                                       UndefElts, Depth+1);
1625     if (TmpV) { I->setOperand(0, TmpV); MadeChange = true; }
1626     TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(I->getOperand(1), DemandedElts,
1627                                       UndefElts2, Depth+1);
1628     if (TmpV) { I->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1629       
1630     // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1631     // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1632     UndefElts &= UndefElts2;
1633     break;
1634     
1635   case Instruction::Call: {
1636     IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(I);
1637     if (!II) break;
1638     switch (II->getIntrinsicID()) {
1639     default: break;
1640       
1641     // Binary vector operations that work column-wise.  A dest element is a
1642     // function of the corresponding input elements from the two inputs.
1643     case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1644     case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1645     case Intrinsic::x86_sse_min_ss:
1646     case Intrinsic::x86_sse_max_ss:
1647     case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1648     case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1649     case Intrinsic::x86_sse2_min_sd:
1650     case Intrinsic::x86_sse2_max_sd:
1651       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), DemandedElts,
1652                                         UndefElts, Depth+1);
1653       if (TmpV) { II->setOperand(1, TmpV); MadeChange = true; }
1654       TmpV = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(2), DemandedElts,
1655                                         UndefElts2, Depth+1);
1656       if (TmpV) { II->setOperand(2, TmpV); MadeChange = true; }
1657
1658       // If only the low elt is demanded and this is a scalarizable intrinsic,
1659       // scalarize it now.
1660       if (DemandedElts == 1) {
1661         switch (II->getIntrinsicID()) {
1662         default: break;
1663         case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1664         case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1665         case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1666         case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1667           // TODO: Lower MIN/MAX/ABS/etc
1668           Value *LHS = II->getOperand(1);
1669           Value *RHS = II->getOperand(2);
1670           // Extract the element as scalars.
1671           LHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(LHS, 0U,"tmp"), *II);
1672           RHS = InsertNewInstBefore(new ExtractElementInst(RHS, 0U,"tmp"), *II);
1673           
1674           switch (II->getIntrinsicID()) {
1675           default: assert(0 && "Case stmts out of sync!");
1676           case Intrinsic::x86_sse_sub_ss:
1677           case Intrinsic::x86_sse2_sub_sd:
1678             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateSub(LHS, RHS,
1679                                                         II->getName()), *II);
1680             break;
1681           case Intrinsic::x86_sse_mul_ss:
1682           case Intrinsic::x86_sse2_mul_sd:
1683             TmpV = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(LHS, RHS,
1684                                                          II->getName()), *II);
1685             break;
1686           }
1687           
1688           Instruction *New =
1689             InsertElementInst::Create(UndefValue::get(II->getType()), TmpV, 0U,
1690                                       II->getName());
1691           InsertNewInstBefore(New, *II);
1692           AddSoonDeadInstToWorklist(*II, 0);
1693           return New;
1694         }            
1695       }
1696         
1697       // Output elements are undefined if both are undefined.  Consider things
1698       // like undef&0.  The result is known zero, not undef.
1699       UndefElts &= UndefElts2;
1700       break;
1701     }
1702     break;
1703   }
1704   }
1705   return MadeChange ? I : 0;
1706 }
1707
1708
1709 /// AssociativeOpt - Perform an optimization on an associative operator.  This
1710 /// function is designed to check a chain of associative operators for a
1711 /// potential to apply a certain optimization.  Since the optimization may be
1712 /// applicable if the expression was reassociated, this checks the chain, then
1713 /// reassociates the expression as necessary to expose the optimization
1714 /// opportunity.  This makes use of a special Functor, which must define
1715 /// 'shouldApply' and 'apply' methods.
1716 ///
1717 template<typename Functor>
1718 static Instruction *AssociativeOpt(BinaryOperator &Root, const Functor &F) {
1719   unsigned Opcode = Root.getOpcode();
1720   Value *LHS = Root.getOperand(0);
1721
1722   // Quick check, see if the immediate LHS matches...
1723   if (F.shouldApply(LHS))
1724     return F.apply(Root);
1725
1726   // Otherwise, if the LHS is not of the same opcode as the root, return.
1727   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
1728   while (LHSI && LHSI->getOpcode() == Opcode && LHSI->hasOneUse()) {
1729     // Should we apply this transform to the RHS?
1730     bool ShouldApply = F.shouldApply(LHSI->getOperand(1));
1731
1732     // If not to the RHS, check to see if we should apply to the LHS...
1733     if (!ShouldApply && F.shouldApply(LHSI->getOperand(0))) {
1734       cast<BinaryOperator>(LHSI)->swapOperands();   // Make the LHS the RHS
1735       ShouldApply = true;
1736     }
1737
1738     // If the functor wants to apply the optimization to the RHS of LHSI,
1739     // reassociate the expression from ((? op A) op B) to (? op (A op B))
1740     if (ShouldApply) {
1741       // Now all of the instructions are in the current basic block, go ahead
1742       // and perform the reassociation.
1743       Instruction *TmpLHSI = cast<Instruction>(Root.getOperand(0));
1744
1745       // First move the selected RHS to the LHS of the root...
1746       Root.setOperand(0, LHSI->getOperand(1));
1747
1748       // Make what used to be the LHS of the root be the user of the root...
1749       Value *ExtraOperand = TmpLHSI->getOperand(1);
1750       if (&Root == TmpLHSI) {
1751         Root.replaceAllUsesWith(Constant::getNullValue(TmpLHSI->getType()));
1752         return 0;
1753       }
1754       Root.replaceAllUsesWith(TmpLHSI);          // Users now use TmpLHSI
1755       TmpLHSI->setOperand(1, &Root);             // TmpLHSI now uses the root
1756       BasicBlock::iterator ARI = &Root; ++ARI;
1757       TmpLHSI->moveBefore(ARI);                  // Move TmpLHSI to after Root
1758       ARI = Root;
1759
1760       // Now propagate the ExtraOperand down the chain of instructions until we
1761       // get to LHSI.
1762       while (TmpLHSI != LHSI) {
1763         Instruction *NextLHSI = cast<Instruction>(TmpLHSI->getOperand(0));
1764         // Move the instruction to immediately before the chain we are
1765         // constructing to avoid breaking dominance properties.
1766         NextLHSI->moveBefore(ARI);
1767         ARI = NextLHSI;
1768
1769         Value *NextOp = NextLHSI->getOperand(1);
1770         NextLHSI->setOperand(1, ExtraOperand);
1771         TmpLHSI = NextLHSI;
1772         ExtraOperand = NextOp;
1773       }
1774
1775       // Now that the instructions are reassociated, have the functor perform
1776       // the transformation...
1777       return F.apply(Root);
1778     }
1779
1780     LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHSI->getOperand(0));
1781   }
1782   return 0;
1783 }
1784
1785 namespace {
1786
1787 // AddRHS - Implements: X + X --> X << 1
1788 struct AddRHS {
1789   Value *RHS;
1790   AddRHS(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
1791   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
1792   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1793     return BinaryOperator::CreateShl(Add.getOperand(0),
1794                                      ConstantInt::get(Add.getType(), 1));
1795   }
1796 };
1797
1798 // AddMaskingAnd - Implements (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2)
1799 //                 iff C1&C2 == 0
1800 struct AddMaskingAnd {
1801   Constant *C2;
1802   AddMaskingAnd(Constant *c) : C2(c) {}
1803   bool shouldApply(Value *LHS) const {
1804     ConstantInt *C1;
1805     return match(LHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C1))) &&
1806            ConstantExpr::getAnd(C1, C2)->isNullValue();
1807   }
1808   Instruction *apply(BinaryOperator &Add) const {
1809     return BinaryOperator::CreateOr(Add.getOperand(0), Add.getOperand(1));
1810   }
1811 };
1812
1813 }
1814
1815 static Value *FoldOperationIntoSelectOperand(Instruction &I, Value *SO,
1816                                              InstCombiner *IC) {
1817   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(&I)) {
1818     if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO))
1819       return ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), SOC, I.getType());
1820
1821     return IC->InsertNewInstBefore(CastInst::Create(
1822           CI->getOpcode(), SO, I.getType(), SO->getName() + ".cast"), I);
1823   }
1824
1825   // Figure out if the constant is the left or the right argument.
1826   bool ConstIsRHS = isa<Constant>(I.getOperand(1));
1827   Constant *ConstOperand = cast<Constant>(I.getOperand(ConstIsRHS));
1828
1829   if (Constant *SOC = dyn_cast<Constant>(SO)) {
1830     if (ConstIsRHS)
1831       return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), SOC, ConstOperand);
1832     return ConstantExpr::get(I.getOpcode(), ConstOperand, SOC);
1833   }
1834
1835   Value *Op0 = SO, *Op1 = ConstOperand;
1836   if (!ConstIsRHS)
1837     std::swap(Op0, Op1);
1838   Instruction *New;
1839   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I))
1840     New = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), Op0, Op1,SO->getName()+".op");
1841   else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1842     New = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), CI->getPredicate(), Op0, Op1, 
1843                           SO->getName()+".cmp");
1844   else {
1845     assert(0 && "Unknown binary instruction type!");
1846     abort();
1847   }
1848   return IC->InsertNewInstBefore(New, I);
1849 }
1850
1851 // FoldOpIntoSelect - Given an instruction with a select as one operand and a
1852 // constant as the other operand, try to fold the binary operator into the
1853 // select arguments.  This also works for Cast instructions, which obviously do
1854 // not have a second operand.
1855 static Instruction *FoldOpIntoSelect(Instruction &Op, SelectInst *SI,
1856                                      InstCombiner *IC) {
1857   // Don't modify shared select instructions
1858   if (!SI->hasOneUse()) return 0;
1859   Value *TV = SI->getOperand(1);
1860   Value *FV = SI->getOperand(2);
1861
1862   if (isa<Constant>(TV) || isa<Constant>(FV)) {
1863     // Bool selects with constant operands can be folded to logical ops.
1864     if (SI->getType() == Type::Int1Ty) return 0;
1865
1866     Value *SelectTrueVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, TV, IC);
1867     Value *SelectFalseVal = FoldOperationIntoSelectOperand(Op, FV, IC);
1868
1869     return SelectInst::Create(SI->getCondition(), SelectTrueVal,
1870                               SelectFalseVal);
1871   }
1872   return 0;
1873 }
1874
1875
1876 /// FoldOpIntoPhi - Given a binary operator or cast instruction which has a PHI
1877 /// node as operand #0, see if we can fold the instruction into the PHI (which
1878 /// is only possible if all operands to the PHI are constants).
1879 Instruction *InstCombiner::FoldOpIntoPhi(Instruction &I) {
1880   PHINode *PN = cast<PHINode>(I.getOperand(0));
1881   unsigned NumPHIValues = PN->getNumIncomingValues();
1882   if (!PN->hasOneUse() || NumPHIValues == 0) return 0;
1883
1884   // Check to see if all of the operands of the PHI are constants.  If there is
1885   // one non-constant value, remember the BB it is.  If there is more than one
1886   // or if *it* is a PHI, bail out.
1887   BasicBlock *NonConstBB = 0;
1888   for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i)
1889     if (!isa<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1890       if (NonConstBB) return 0;  // More than one non-const value.
1891       if (isa<PHINode>(PN->getIncomingValue(i))) return 0;  // Itself a phi.
1892       NonConstBB = PN->getIncomingBlock(i);
1893       
1894       // If the incoming non-constant value is in I's block, we have an infinite
1895       // loop.
1896       if (NonConstBB == I.getParent())
1897         return 0;
1898     }
1899   
1900   // If there is exactly one non-constant value, we can insert a copy of the
1901   // operation in that block.  However, if this is a critical edge, we would be
1902   // inserting the computation one some other paths (e.g. inside a loop).  Only
1903   // do this if the pred block is unconditionally branching into the phi block.
1904   if (NonConstBB) {
1905     BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(NonConstBB->getTerminator());
1906     if (!BI || !BI->isUnconditional()) return 0;
1907   }
1908
1909   // Okay, we can do the transformation: create the new PHI node.
1910   PHINode *NewPN = PHINode::Create(I.getType(), "");
1911   NewPN->reserveOperandSpace(PN->getNumOperands()/2);
1912   InsertNewInstBefore(NewPN, *PN);
1913   NewPN->takeName(PN);
1914
1915   // Next, add all of the operands to the PHI.
1916   if (I.getNumOperands() == 2) {
1917     Constant *C = cast<Constant>(I.getOperand(1));
1918     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1919       Value *InV = 0;
1920       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1921         if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1922           InV = ConstantExpr::getCompare(CI->getPredicate(), InC, C);
1923         else
1924           InV = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), InC, C);
1925       } else {
1926         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1927         if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(&I)) 
1928           InV = BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(),
1929                                        PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1930                                        NonConstBB->getTerminator());
1931         else if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(&I))
1932           InV = CmpInst::Create(CI->getOpcode(), 
1933                                 CI->getPredicate(),
1934                                 PN->getIncomingValue(i), C, "phitmp",
1935                                 NonConstBB->getTerminator());
1936         else
1937           assert(0 && "Unknown binop!");
1938         
1939         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1940       }
1941       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1942     }
1943   } else { 
1944     CastInst *CI = cast<CastInst>(&I);
1945     const Type *RetTy = CI->getType();
1946     for (unsigned i = 0; i != NumPHIValues; ++i) {
1947       Value *InV;
1948       if (Constant *InC = dyn_cast<Constant>(PN->getIncomingValue(i))) {
1949         InV = ConstantExpr::getCast(CI->getOpcode(), InC, RetTy);
1950       } else {
1951         assert(PN->getIncomingBlock(i) == NonConstBB);
1952         InV = CastInst::Create(CI->getOpcode(), PN->getIncomingValue(i), 
1953                                I.getType(), "phitmp", 
1954                                NonConstBB->getTerminator());
1955         AddToWorkList(cast<Instruction>(InV));
1956       }
1957       NewPN->addIncoming(InV, PN->getIncomingBlock(i));
1958     }
1959   }
1960   return ReplaceInstUsesWith(I, NewPN);
1961 }
1962
1963
1964 /// WillNotOverflowSignedAdd - Return true if we can prove that:
1965 ///    (sext (add LHS, RHS))  === (add (sext LHS), (sext RHS))
1966 /// This basically requires proving that the add in the original type would not
1967 /// overflow to change the sign bit or have a carry out.
1968 bool InstCombiner::WillNotOverflowSignedAdd(Value *LHS, Value *RHS) {
1969   // There are different heuristics we can use for this.  Here are some simple
1970   // ones.
1971   
1972   // Add has the property that adding any two 2's complement numbers can only 
1973   // have one carry bit which can change a sign.  As such, if LHS and RHS each
1974   // have at least two sign bits, we know that the addition of the two values will
1975   // sign extend fine.
1976   if (ComputeNumSignBits(LHS) > 1 && ComputeNumSignBits(RHS) > 1)
1977     return true;
1978   
1979   
1980   // If one of the operands only has one non-zero bit, and if the other operand
1981   // has a known-zero bit in a more significant place than it (not including the
1982   // sign bit) the ripple may go up to and fill the zero, but won't change the
1983   // sign.  For example, (X & ~4) + 1.
1984   
1985   // TODO: Implement.
1986   
1987   return false;
1988 }
1989
1990
1991 Instruction *InstCombiner::visitAdd(BinaryOperator &I) {
1992   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
1993   Value *LHS = I.getOperand(0), *RHS = I.getOperand(1);
1994
1995   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(RHS)) {
1996     // X + undef -> undef
1997     if (isa<UndefValue>(RHS))
1998       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
1999
2000     // X + 0 --> X
2001     if (!I.getType()->isFPOrFPVector()) { // NOTE: -0 + +0 = +0.
2002       if (RHSC->isNullValue())
2003         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2004     } else if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
2005       if (CFP->isExactlyValue(ConstantFP::getNegativeZero
2006                               (I.getType())->getValueAPF()))
2007         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2008     }
2009
2010     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(RHSC)) {
2011       // X + (signbit) --> X ^ signbit
2012       const APInt& Val = CI->getValue();
2013       uint32_t BitWidth = Val.getBitWidth();
2014       if (Val == APInt::getSignBit(BitWidth))
2015         return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2016       
2017       // See if SimplifyDemandedBits can simplify this.  This handles stuff like
2018       // (X & 254)+1 -> (X&254)|1
2019       if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
2020         APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
2021         if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
2022                                  KnownZero, KnownOne))
2023           return &I;
2024       }
2025
2026       // zext(i1) - 1  ->  select i1, 0, -1
2027       if (ZExtInst *ZI = dyn_cast<ZExtInst>(LHS))
2028         if (CI->isAllOnesValue() &&
2029             ZI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2030           return SelectInst::Create(ZI->getOperand(0),
2031                                     Constant::getNullValue(I.getType()),
2032                                     ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType()));
2033     }
2034
2035     if (isa<PHINode>(LHS))
2036       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2037         return NV;
2038     
2039     ConstantInt *XorRHS = 0;
2040     Value *XorLHS = 0;
2041     if (isa<ConstantInt>(RHSC) &&
2042         match(LHS, m_Xor(m_Value(XorLHS), m_ConstantInt(XorRHS)))) {
2043       uint32_t TySizeBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2044       const APInt& RHSVal = cast<ConstantInt>(RHSC)->getValue();
2045       
2046       uint32_t Size = TySizeBits / 2;
2047       APInt C0080Val(APInt(TySizeBits, 1ULL).shl(Size - 1));
2048       APInt CFF80Val(-C0080Val);
2049       do {
2050         if (TySizeBits > Size) {
2051           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0x80), 0xF..F80), it's a sext.
2052           // If we have ADD(XOR(AND(X, 0xFF), 0xF..F80), 0x80), it's a sext.
2053           if ((RHSVal == CFF80Val && XorRHS->getValue() == C0080Val) ||
2054               (RHSVal == C0080Val && XorRHS->getValue() == CFF80Val)) {
2055             // This is a sign extend if the top bits are known zero.
2056             if (!MaskedValueIsZero(XorLHS, 
2057                    APInt::getHighBitsSet(TySizeBits, TySizeBits - Size)))
2058               Size = 0;  // Not a sign ext, but can't be any others either.
2059             break;
2060           }
2061         }
2062         Size >>= 1;
2063         C0080Val = APIntOps::lshr(C0080Val, Size);
2064         CFF80Val = APIntOps::ashr(CFF80Val, Size);
2065       } while (Size >= 1);
2066       
2067       // FIXME: This shouldn't be necessary. When the backends can handle types
2068       // with funny bit widths then this switch statement should be removed. It
2069       // is just here to get the size of the "middle" type back up to something
2070       // that the back ends can handle.
2071       const Type *MiddleType = 0;
2072       switch (Size) {
2073         default: break;
2074         case 32: MiddleType = Type::Int32Ty; break;
2075         case 16: MiddleType = Type::Int16Ty; break;
2076         case  8: MiddleType = Type::Int8Ty; break;
2077       }
2078       if (MiddleType) {
2079         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(XorLHS, MiddleType, "sext");
2080         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
2081         return new SExtInst(NewTrunc, I.getType(), I.getName());
2082       }
2083     }
2084   }
2085
2086   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2087     return BinaryOperator::CreateXor(LHS, RHS);
2088
2089   // X + X --> X << 1
2090   if (I.getType()->isInteger()) {
2091     if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, AddRHS(RHS))) return Result;
2092
2093     if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(RHS)) {
2094       if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2095         if (LHS == RHSI->getOperand(1))                   // A + (B - A) --> B
2096           return ReplaceInstUsesWith(I, RHSI->getOperand(0));
2097     }
2098     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS)) {
2099       if (LHSI->getOpcode() == Instruction::Sub)
2100         if (RHS == LHSI->getOperand(1))                   // (B - A) + A --> B
2101           return ReplaceInstUsesWith(I, LHSI->getOperand(0));
2102     }
2103   }
2104
2105   // -A + B  -->  B - A
2106   // -A + -B  -->  -(A + B)
2107   if (Value *LHSV = dyn_castNegVal(LHS)) {
2108     if (LHS->getType()->isIntOrIntVector()) {
2109       if (Value *RHSV = dyn_castNegVal(RHS)) {
2110         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSV, RHSV, "sum");
2111         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2112         return BinaryOperator::CreateNeg(NewAdd);
2113       }
2114     }
2115     
2116     return BinaryOperator::CreateSub(RHS, LHSV);
2117   }
2118
2119   // A + -B  -->  A - B
2120   if (!isa<Constant>(RHS))
2121     if (Value *V = dyn_castNegVal(RHS))
2122       return BinaryOperator::CreateSub(LHS, V);
2123
2124
2125   ConstantInt *C2;
2126   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(LHS, C2)) {
2127     if (X == RHS)   // X*C + X --> X * (C+1)
2128       return BinaryOperator::CreateMul(RHS, AddOne(C2));
2129
2130     // X*C1 + X*C2 --> X * (C1+C2)
2131     ConstantInt *C1;
2132     if (X == dyn_castFoldableMul(RHS, C1))
2133       return BinaryOperator::CreateMul(X, Add(C1, C2));
2134   }
2135
2136   // X + X*C --> X * (C+1)
2137   if (dyn_castFoldableMul(RHS, C2) == LHS)
2138     return BinaryOperator::CreateMul(LHS, AddOne(C2));
2139
2140   // X + ~X --> -1   since   ~X = -X-1
2141   if (dyn_castNotVal(LHS) == RHS || dyn_castNotVal(RHS) == LHS)
2142     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
2143   
2144
2145   // (A & C1)+(B & C2) --> (A & C1)|(B & C2) iff C1&C2 == 0
2146   if (match(RHS, m_And(m_Value(), m_ConstantInt(C2))))
2147     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, AddMaskingAnd(C2)))
2148       return R;
2149   
2150   // A+B --> A|B iff A and B have no bits set in common.
2151   if (const IntegerType *IT = dyn_cast<IntegerType>(I.getType())) {
2152     APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(IT->getBitWidth());
2153     APInt LHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2154     APInt LHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2155     ComputeMaskedBits(LHS, Mask, LHSKnownZero, LHSKnownOne);
2156     if (LHSKnownZero != 0) {
2157       APInt RHSKnownOne(IT->getBitWidth(), 0);
2158       APInt RHSKnownZero(IT->getBitWidth(), 0);
2159       ComputeMaskedBits(RHS, Mask, RHSKnownZero, RHSKnownOne);
2160       
2161       // No bits in common -> bitwise or.
2162       if ((LHSKnownZero|RHSKnownZero).isAllOnesValue())
2163         return BinaryOperator::CreateOr(LHS, RHS);
2164     }
2165   }
2166
2167   // W*X + Y*Z --> W * (X+Z)  iff W == Y
2168   if (I.getType()->isIntOrIntVector()) {
2169     Value *W, *X, *Y, *Z;
2170     if (match(LHS, m_Mul(m_Value(W), m_Value(X))) &&
2171         match(RHS, m_Mul(m_Value(Y), m_Value(Z)))) {
2172       if (W != Y) {
2173         if (W == Z) {
2174           std::swap(Y, Z);
2175         } else if (Y == X) {
2176           std::swap(W, X);
2177         } else if (X == Z) {
2178           std::swap(Y, Z);
2179           std::swap(W, X);
2180         }
2181       }
2182
2183       if (W == Y) {
2184         Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, Z,
2185                                                             LHS->getName()), I);
2186         return BinaryOperator::CreateMul(W, NewAdd);
2187       }
2188     }
2189   }
2190
2191   if (ConstantInt *CRHS = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2192     Value *X = 0;
2193     if (match(LHS, m_Not(m_Value(X))))    // ~X + C --> (C-1) - X
2194       return BinaryOperator::CreateSub(SubOne(CRHS), X);
2195
2196     // (X & FF00) + xx00  -> (X+xx00) & FF00
2197     if (LHS->hasOneUse() && match(LHS, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C2)))) {
2198       Constant *Anded = And(CRHS, C2);
2199       if (Anded == CRHS) {
2200         // See if all bits from the first bit set in the Add RHS up are included
2201         // in the mask.  First, get the rightmost bit.
2202         const APInt& AddRHSV = CRHS->getValue();
2203
2204         // Form a mask of all bits from the lowest bit added through the top.
2205         APInt AddRHSHighBits(~((AddRHSV & -AddRHSV)-1));
2206
2207         // See if the and mask includes all of these bits.
2208         APInt AddRHSHighBitsAnd(AddRHSHighBits & C2->getValue());
2209
2210         if (AddRHSHighBits == AddRHSHighBitsAnd) {
2211           // Okay, the xform is safe.  Insert the new add pronto.
2212           Value *NewAdd = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(X, CRHS,
2213                                                             LHS->getName()), I);
2214           return BinaryOperator::CreateAnd(NewAdd, C2);
2215         }
2216       }
2217     }
2218
2219     // Try to fold constant add into select arguments.
2220     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS))
2221       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2222         return R;
2223   }
2224
2225   // add (cast *A to intptrtype) B -> 
2226   //   cast (GEP (cast *A to sbyte*) B)  -->  intptrtype
2227   {
2228     CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(LHS);
2229     Value *Other = RHS;
2230     if (!CI) {
2231       CI = dyn_cast<CastInst>(RHS);
2232       Other = LHS;
2233     }
2234     if (CI && CI->getType()->isSized() && 
2235         (CI->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == 
2236          TD->getIntPtrType()->getPrimitiveSizeInBits()) 
2237         && isa<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())) {
2238       unsigned AS =
2239         cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
2240       Value *I2 = InsertBitCastBefore(CI->getOperand(0),
2241                                       PointerType::get(Type::Int8Ty, AS), I);
2242       I2 = InsertNewInstBefore(GetElementPtrInst::Create(I2, Other, "ctg2"), I);
2243       return new PtrToIntInst(I2, CI->getType());
2244     }
2245   }
2246   
2247   // add (select X 0 (sub n A)) A  -->  select X A n
2248   {
2249     SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(LHS);
2250     Value *A = RHS;
2251     if (!SI) {
2252       SI = dyn_cast<SelectInst>(RHS);
2253       A = LHS;
2254     }
2255     if (SI && SI->hasOneUse()) {
2256       Value *TV = SI->getTrueValue();
2257       Value *FV = SI->getFalseValue();
2258       Value *N;
2259
2260       // Can we fold the add into the argument of the select?
2261       // We check both true and false select arguments for a matching subtract.
2262       if (match(FV, m_Zero()) && match(TV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2263         // Fold the add into the true select value.
2264         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), N, A);
2265       if (match(TV, m_Zero()) && match(FV, m_Sub(m_Value(N), m_Specific(A))))
2266         // Fold the add into the false select value.
2267         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), A, N);
2268     }
2269   }
2270   
2271   // Check for X+0.0.  Simplify it to X if we know X is not -0.0.
2272   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS))
2273     if (CFP->getValueAPF().isPosZero() && CannotBeNegativeZero(LHS))
2274       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
2275
2276   // Check for (add (sext x), y), see if we can merge this into an
2277   // integer add followed by a sext.
2278   if (SExtInst *LHSConv = dyn_cast<SExtInst>(LHS)) {
2279     // (add (sext x), cst) --> (sext (add x, cst'))
2280     if (ConstantInt *RHSC = dyn_cast<ConstantInt>(RHS)) {
2281       Constant *CI = 
2282         ConstantExpr::getTrunc(RHSC, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2283       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2284           ConstantExpr::getSExt(CI, I.getType()) == RHSC &&
2285           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2286         // Insert the new, smaller add.
2287         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2288                                                         CI, "addconv");
2289         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2290         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2291       }
2292     }
2293     
2294     // (add (sext x), (sext y)) --> (sext (add int x, y))
2295     if (SExtInst *RHSConv = dyn_cast<SExtInst>(RHS)) {
2296       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2297       // single use (so we don't increase the number of sexts), and if the
2298       // integer add will not overflow.
2299       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2300           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2301           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2302                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2303         // Insert the new integer add.
2304         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2305                                                         RHSConv->getOperand(0),
2306                                                         "addconv");
2307         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2308         return new SExtInst(NewAdd, I.getType());
2309       }
2310     }
2311   }
2312   
2313   // Check for (add double (sitofp x), y), see if we can merge this into an
2314   // integer add followed by a promotion.
2315   if (SIToFPInst *LHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(LHS)) {
2316     // (add double (sitofp x), fpcst) --> (sitofp (add int x, intcst))
2317     // ... if the constant fits in the integer value.  This is useful for things
2318     // like (double)(x & 1234) + 4.0 -> (double)((X & 1234)+4) which no longer
2319     // requires a constant pool load, and generally allows the add to be better
2320     // instcombined.
2321     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHS)) {
2322       Constant *CI = 
2323       ConstantExpr::getFPToSI(CFP, LHSConv->getOperand(0)->getType());
2324       if (LHSConv->hasOneUse() &&
2325           ConstantExpr::getSIToFP(CI, I.getType()) == CFP &&
2326           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0), CI)) {
2327         // Insert the new integer add.
2328         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2329                                                         CI, "addconv");
2330         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2331         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2332       }
2333     }
2334     
2335     // (add double (sitofp x), (sitofp y)) --> (sitofp (add int x, y))
2336     if (SIToFPInst *RHSConv = dyn_cast<SIToFPInst>(RHS)) {
2337       // Only do this if x/y have the same type, if at last one of them has a
2338       // single use (so we don't increase the number of int->fp conversions),
2339       // and if the integer add will not overflow.
2340       if (LHSConv->getOperand(0)->getType()==RHSConv->getOperand(0)->getType()&&
2341           (LHSConv->hasOneUse() || RHSConv->hasOneUse()) &&
2342           WillNotOverflowSignedAdd(LHSConv->getOperand(0),
2343                                    RHSConv->getOperand(0))) {
2344         // Insert the new integer add.
2345         Instruction *NewAdd = BinaryOperator::CreateAdd(LHSConv->getOperand(0), 
2346                                                         RHSConv->getOperand(0),
2347                                                         "addconv");
2348         InsertNewInstBefore(NewAdd, I);
2349         return new SIToFPInst(NewAdd, I.getType());
2350       }
2351     }
2352   }
2353   
2354   return Changed ? &I : 0;
2355 }
2356
2357 Instruction *InstCombiner::visitSub(BinaryOperator &I) {
2358   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2359
2360   if (Op0 == Op1 &&                        // sub X, X  -> 0
2361       !I.getType()->isFPOrFPVector())
2362     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2363
2364   // If this is a 'B = x-(-A)', change to B = x+A...
2365   if (Value *V = dyn_castNegVal(Op1))
2366     return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, V);
2367
2368   if (isa<UndefValue>(Op0))
2369     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);    // undef - X -> undef
2370   if (isa<UndefValue>(Op1))
2371     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);    // X - undef -> undef
2372
2373   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0)) {
2374     // Replace (-1 - A) with (~A)...
2375     if (C->isAllOnesValue())
2376       return BinaryOperator::CreateNot(Op1);
2377
2378     // C - ~X == X + (1+C)
2379     Value *X = 0;
2380     if (match(Op1, m_Not(m_Value(X))))
2381       return BinaryOperator::CreateAdd(X, AddOne(C));
2382
2383     // -(X >>u 31) -> (X >>s 31)
2384     // -(X >>s 31) -> (X >>u 31)
2385     if (C->isZero()) {
2386       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2387         if (SI->getOpcode() == Instruction::LShr) {
2388           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2389             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2390             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2391                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2392               // Ok, the transformation is safe.  Insert AShr.
2393               return BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, 
2394                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2395             }
2396           }
2397         }
2398         else if (SI->getOpcode() == Instruction::AShr) {
2399           if (ConstantInt *CU = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1))) {
2400             // Check to see if we are shifting out everything but the sign bit.
2401             if (CU->getLimitedValue(SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) ==
2402                 SI->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1) {
2403               // Ok, the transformation is safe.  Insert LShr. 
2404               return BinaryOperator::CreateLShr(
2405                                           SI->getOperand(0), CU, SI->getName());
2406             }
2407           }
2408         }
2409       }
2410     }
2411
2412     // Try to fold constant sub into select arguments.
2413     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
2414       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2415         return R;
2416
2417     if (isa<PHINode>(Op0))
2418       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2419         return NV;
2420   }
2421
2422   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2423     return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
2424
2425   if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
2426     if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Add &&
2427         !Op0->getType()->isFPOrFPVector()) {
2428       if (Op1I->getOperand(0) == Op0)              // X-(X+Y) == -Y
2429         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(1), I.getName());
2430       else if (Op1I->getOperand(1) == Op0)         // X-(Y+X) == -Y
2431         return BinaryOperator::CreateNeg(Op1I->getOperand(0), I.getName());
2432       else if (ConstantInt *CI1 = dyn_cast<ConstantInt>(I.getOperand(0))) {
2433         if (ConstantInt *CI2 = dyn_cast<ConstantInt>(Op1I->getOperand(1)))
2434           // C1-(X+C2) --> (C1-C2)-X
2435           return BinaryOperator::CreateSub(Subtract(CI1, CI2), 
2436                                            Op1I->getOperand(0));
2437       }
2438     }
2439
2440     if (Op1I->hasOneUse()) {
2441       // Replace (x - (y - z)) with (x + (z - y)) if the (y - z) subexpression
2442       // is not used by anyone else...
2443       //
2444       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::Sub &&
2445           !Op1I->getType()->isFPOrFPVector()) {
2446         // Swap the two operands of the subexpr...
2447         Value *IIOp0 = Op1I->getOperand(0), *IIOp1 = Op1I->getOperand(1);
2448         Op1I->setOperand(0, IIOp1);
2449         Op1I->setOperand(1, IIOp0);
2450
2451         // Create the new top level add instruction...
2452         return BinaryOperator::CreateAdd(Op0, Op1);
2453       }
2454
2455       // Replace (A - (A & B)) with (A & ~B) if this is the only use of (A&B)...
2456       //
2457       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::And &&
2458           (Op1I->getOperand(0) == Op0 || Op1I->getOperand(1) == Op0)) {
2459         Value *OtherOp = Op1I->getOperand(Op1I->getOperand(0) == Op0);
2460
2461         Value *NewNot =
2462           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(OtherOp, "B.not"), I);
2463         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, NewNot);
2464       }
2465
2466       // 0 - (X sdiv C)  -> (X sdiv -C)
2467       if (Op1I->getOpcode() == Instruction::SDiv)
2468         if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2469           if (CSI->isZero())
2470             if (Constant *DivRHS = dyn_cast<Constant>(Op1I->getOperand(1)))
2471               return BinaryOperator::CreateSDiv(Op1I->getOperand(0),
2472                                                ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
2473
2474       // X - X*C --> X * (1-C)
2475       ConstantInt *C2 = 0;
2476       if (dyn_castFoldableMul(Op1I, C2) == Op0) {
2477         Constant *CP1 = Subtract(ConstantInt::get(I.getType(), 1), C2);
2478         return BinaryOperator::CreateMul(Op0, CP1);
2479       }
2480     }
2481   }
2482
2483   if (!Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2484     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
2485       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
2486         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (Y+X)-Y == X
2487           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(1));
2488         else if (Op0I->getOperand(1) == Op1)        // (X+Y)-Y == X
2489           return ReplaceInstUsesWith(I, Op0I->getOperand(0));
2490       } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub) {
2491         if (Op0I->getOperand(0) == Op1)             // (X-Y)-X == -Y
2492           return BinaryOperator::CreateNeg(Op0I->getOperand(1), I.getName());
2493       }
2494     }
2495
2496   ConstantInt *C1;
2497   if (Value *X = dyn_castFoldableMul(Op0, C1)) {
2498     if (X == Op1)  // X*C - X --> X * (C-1)
2499       return BinaryOperator::CreateMul(Op1, SubOne(C1));
2500
2501     ConstantInt *C2;   // X*C1 - X*C2 -> X * (C1-C2)
2502     if (X == dyn_castFoldableMul(Op1, C2))
2503       return BinaryOperator::CreateMul(X, Subtract(C1, C2));
2504   }
2505   return 0;
2506 }
2507
2508 /// isSignBitCheck - Given an exploded icmp instruction, return true if the
2509 /// comparison only checks the sign bit.  If it only checks the sign bit, set
2510 /// TrueIfSigned if the result of the comparison is true when the input value is
2511 /// signed.
2512 static bool isSignBitCheck(ICmpInst::Predicate pred, ConstantInt *RHS,
2513                            bool &TrueIfSigned) {
2514   switch (pred) {
2515   case ICmpInst::ICMP_SLT:   // True if LHS s< 0
2516     TrueIfSigned = true;
2517     return RHS->isZero();
2518   case ICmpInst::ICMP_SLE:   // True if LHS s<= RHS and RHS == -1
2519     TrueIfSigned = true;
2520     return RHS->isAllOnesValue();
2521   case ICmpInst::ICMP_SGT:   // True if LHS s> -1
2522     TrueIfSigned = false;
2523     return RHS->isAllOnesValue();
2524   case ICmpInst::ICMP_UGT:
2525     // True if LHS u> RHS and RHS == high-bit-mask - 1
2526     TrueIfSigned = true;
2527     return RHS->getValue() ==
2528       APInt::getSignedMaxValue(RHS->getType()->getPrimitiveSizeInBits());
2529   case ICmpInst::ICMP_UGE: 
2530     // True if LHS u>= RHS and RHS == high-bit-mask (2^7, 2^15, 2^31, etc)
2531     TrueIfSigned = true;
2532     return RHS->getValue().isSignBit();
2533   default:
2534     return false;
2535   }
2536 }
2537
2538 Instruction *InstCombiner::visitMul(BinaryOperator &I) {
2539   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
2540   Value *Op0 = I.getOperand(0);
2541
2542   if (isa<UndefValue>(I.getOperand(1)))              // undef * X -> 0
2543     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2544
2545   // Simplify mul instructions with a constant RHS...
2546   if (Constant *Op1 = dyn_cast<Constant>(I.getOperand(1))) {
2547     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2548
2549       // ((X << C1)*C2) == (X * (C2 << C1))
2550       if (BinaryOperator *SI = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2551         if (SI->getOpcode() == Instruction::Shl)
2552           if (Constant *ShOp = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2553             return BinaryOperator::CreateMul(SI->getOperand(0),
2554                                              ConstantExpr::getShl(CI, ShOp));
2555
2556       if (CI->isZero())
2557         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X * 0  == 0
2558       if (CI->equalsInt(1))                  // X * 1  == X
2559         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2560       if (CI->isAllOnesValue())              // X * -1 == 0 - X
2561         return BinaryOperator::CreateNeg(Op0, I.getName());
2562
2563       const APInt& Val = cast<ConstantInt>(CI)->getValue();
2564       if (Val.isPowerOf2()) {          // Replace X*(2^C) with X << C
2565         return BinaryOperator::CreateShl(Op0,
2566                  ConstantInt::get(Op0->getType(), Val.logBase2()));
2567       }
2568     } else if (ConstantFP *Op1F = dyn_cast<ConstantFP>(Op1)) {
2569       if (Op1F->isNullValue())
2570         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2571
2572       // "In IEEE floating point, x*1 is not equivalent to x for nans.  However,
2573       // ANSI says we can drop signals, so we can do this anyway." (from GCC)
2574       if (Op1F->isExactlyValue(1.0))
2575         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // Eliminate 'mul double %X, 1.0'
2576     } else if (isa<VectorType>(Op1->getType())) {
2577       if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1))
2578         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2579       
2580       // As above, vector X*splat(1.0) -> X in all defined cases.
2581       if (ConstantVector *Op1V = dyn_cast<ConstantVector>(Op1))
2582         if (ConstantFP *F = dyn_cast_or_null<ConstantFP>(Op1V->getSplatValue()))
2583           if (F->isExactlyValue(1.0))
2584             return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2585     }
2586     
2587     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
2588       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add && Op0I->hasOneUse() &&
2589           isa<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(Op1)) {
2590         // Canonicalize (X+C1)*C2 -> X*C2+C1*C2.
2591         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateMul(Op0I->getOperand(0),
2592                                                      Op1, "tmp");
2593         InsertNewInstBefore(Add, I);
2594         Value *C1C2 = ConstantExpr::getMul(Op1, 
2595                                            cast<Constant>(Op0I->getOperand(1)));
2596         return BinaryOperator::CreateAdd(Add, C1C2);
2597         
2598       }
2599
2600     // Try to fold constant mul into select arguments.
2601     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2602       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2603         return R;
2604
2605     if (isa<PHINode>(Op0))
2606       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2607         return NV;
2608   }
2609
2610   if (Value *Op0v = dyn_castNegVal(Op0))     // -X * -Y = X*Y
2611     if (Value *Op1v = dyn_castNegVal(I.getOperand(1)))
2612       return BinaryOperator::CreateMul(Op0v, Op1v);
2613
2614   // (X / Y) *  Y = X - (X % Y)
2615   // (X / Y) * -Y = (X % Y) - X
2616   {
2617     Value *Op1 = I.getOperand(1);
2618     BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
2619     if (!BO ||
2620         (BO->getOpcode() != Instruction::UDiv && 
2621          BO->getOpcode() != Instruction::SDiv)) {
2622       Op1 = Op0;
2623       BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1));
2624     }
2625     Value *Neg = dyn_castNegVal(Op1);
2626     if (BO && BO->hasOneUse() &&
2627         (BO->getOperand(1) == Op1 || BO->getOperand(1) == Neg) &&
2628         (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv ||
2629          BO->getOpcode() == Instruction::SDiv)) {
2630       Value *Op0BO = BO->getOperand(0), *Op1BO = BO->getOperand(1);
2631
2632       Instruction *Rem;
2633       if (BO->getOpcode() == Instruction::UDiv)
2634         Rem = BinaryOperator::CreateURem(Op0BO, Op1BO);
2635       else
2636         Rem = BinaryOperator::CreateSRem(Op0BO, Op1BO);
2637
2638       InsertNewInstBefore(Rem, I);
2639       Rem->takeName(BO);
2640
2641       if (Op1BO == Op1)
2642         return BinaryOperator::CreateSub(Op0BO, Rem);
2643       else
2644         return BinaryOperator::CreateSub(Rem, Op0BO);
2645     }
2646   }
2647
2648   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2649     return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, I.getOperand(1));
2650
2651   // If one of the operands of the multiply is a cast from a boolean value, then
2652   // we know the bool is either zero or one, so this is a 'masking' multiply.
2653   // See if we can simplify things based on how the boolean was originally
2654   // formed.
2655   CastInst *BoolCast = 0;
2656   if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(Op0))
2657     if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2658       BoolCast = CI;
2659   if (!BoolCast)
2660     if (ZExtInst *CI = dyn_cast<ZExtInst>(I.getOperand(1)))
2661       if (CI->getOperand(0)->getType() == Type::Int1Ty)
2662         BoolCast = CI;
2663   if (BoolCast) {
2664     if (ICmpInst *SCI = dyn_cast<ICmpInst>(BoolCast->getOperand(0))) {
2665       Value *SCIOp0 = SCI->getOperand(0), *SCIOp1 = SCI->getOperand(1);
2666       const Type *SCOpTy = SCIOp0->getType();
2667       bool TIS = false;
2668       
2669       // If the icmp is true iff the sign bit of X is set, then convert this
2670       // multiply into a shift/and combination.
2671       if (isa<ConstantInt>(SCIOp1) &&
2672           isSignBitCheck(SCI->getPredicate(), cast<ConstantInt>(SCIOp1), TIS) &&
2673           TIS) {
2674         // Shift the X value right to turn it into "all signbits".
2675         Constant *Amt = ConstantInt::get(SCIOp0->getType(),
2676                                           SCOpTy->getPrimitiveSizeInBits()-1);
2677         Value *V =
2678           InsertNewInstBefore(
2679             BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, SCIOp0, Amt,
2680                                             BoolCast->getOperand(0)->getName()+
2681                                             ".mask"), I);
2682
2683         // If the multiply type is not the same as the source type, sign extend
2684         // or truncate to the multiply type.
2685         if (I.getType() != V->getType()) {
2686           uint32_t SrcBits = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2687           uint32_t DstBits = I.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
2688           Instruction::CastOps opcode = 
2689             (SrcBits == DstBits ? Instruction::BitCast : 
2690              (SrcBits < DstBits ? Instruction::SExt : Instruction::Trunc));
2691           V = InsertCastBefore(opcode, V, I.getType(), I);
2692         }
2693
2694         Value *OtherOp = Op0 == BoolCast ? I.getOperand(1) : Op0;
2695         return BinaryOperator::CreateAnd(V, OtherOp);
2696       }
2697     }
2698   }
2699
2700   return Changed ? &I : 0;
2701 }
2702
2703 /// SimplifyDivRemOfSelect - Try to fold a divide or remainder of a select
2704 /// instruction.
2705 bool InstCombiner::SimplifyDivRemOfSelect(BinaryOperator &I) {
2706   SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I.getOperand(1));
2707   
2708   // div/rem X, (Cond ? 0 : Y) -> div/rem X, Y
2709   int NonNullOperand = -1;
2710   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
2711     if (ST->isNullValue())
2712       NonNullOperand = 2;
2713   // div/rem X, (Cond ? Y : 0) -> div/rem X, Y
2714   if (Constant *ST = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
2715     if (ST->isNullValue())
2716       NonNullOperand = 1;
2717   
2718   if (NonNullOperand == -1)
2719     return false;
2720   
2721   Value *SelectCond = SI->getOperand(0);
2722   
2723   // Change the div/rem to use 'Y' instead of the select.
2724   I.setOperand(1, SI->getOperand(NonNullOperand));
2725   
2726   // Okay, we know we replace the operand of the div/rem with 'Y' with no
2727   // problem.  However, the select, or the condition of the select may have
2728   // multiple uses.  Based on our knowledge that the operand must be non-zero,
2729   // propagate the known value for the select into other uses of it, and
2730   // propagate a known value of the condition into its other users.
2731   
2732   // If the select and condition only have a single use, don't bother with this,
2733   // early exit.
2734   if (SI->use_empty() && SelectCond->hasOneUse())
2735     return true;
2736   
2737   // Scan the current block backward, looking for other uses of SI.
2738   BasicBlock::iterator BBI = &I, BBFront = I.getParent()->begin();
2739   
2740   while (BBI != BBFront) {
2741     --BBI;
2742     // If we found a call to a function, we can't assume it will return, so
2743     // information from below it cannot be propagated above it.
2744     if (isa<CallInst>(BBI) && !isa<IntrinsicInst>(BBI))
2745       break;
2746     
2747     // Replace uses of the select or its condition with the known values.
2748     for (Instruction::op_iterator I = BBI->op_begin(), E = BBI->op_end();
2749          I != E; ++I) {
2750       if (*I == SI) {
2751         *I = SI->getOperand(NonNullOperand);
2752         AddToWorkList(BBI);
2753       } else if (*I == SelectCond) {
2754         *I = NonNullOperand == 1 ? ConstantInt::getTrue() :
2755                                    ConstantInt::getFalse();
2756         AddToWorkList(BBI);
2757       }
2758     }
2759     
2760     // If we past the instruction, quit looking for it.
2761     if (&*BBI == SI)
2762       SI = 0;
2763     if (&*BBI == SelectCond)
2764       SelectCond = 0;
2765     
2766     // If we ran out of things to eliminate, break out of the loop.
2767     if (SelectCond == 0 && SI == 0)
2768       break;
2769     
2770   }
2771   return true;
2772 }
2773
2774
2775 /// This function implements the transforms on div instructions that work
2776 /// regardless of the kind of div instruction it is (udiv, sdiv, or fdiv). It is
2777 /// used by the visitors to those instructions.
2778 /// @brief Transforms common to all three div instructions
2779 Instruction *InstCombiner::commonDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2780   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2781
2782   // undef / X -> 0        for integer.
2783   // undef / X -> undef    for FP (the undef could be a snan).
2784   if (isa<UndefValue>(Op0)) {
2785     if (Op0->getType()->isFPOrFPVector())
2786       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2787     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2788   }
2789
2790   // X / undef -> undef
2791   if (isa<UndefValue>(Op1))
2792     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
2793
2794   return 0;
2795 }
2796
2797 /// This function implements the transforms common to both integer division
2798 /// instructions (udiv and sdiv). It is called by the visitors to those integer
2799 /// division instructions.
2800 /// @brief Common integer divide transforms
2801 Instruction *InstCombiner::commonIDivTransforms(BinaryOperator &I) {
2802   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2803
2804   // (sdiv X, X) --> 1     (udiv X, X) --> 1
2805   if (Op0 == Op1) {
2806     if (const VectorType *Ty = dyn_cast<VectorType>(I.getType())) {
2807       ConstantInt *CI = ConstantInt::get(Ty->getElementType(), 1);
2808       std::vector<Constant*> Elts(Ty->getNumElements(), CI);
2809       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantVector::get(Elts));
2810     }
2811
2812     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(I.getType(), 1);
2813     return ReplaceInstUsesWith(I, CI);
2814   }
2815   
2816   if (Instruction *Common = commonDivTransforms(I))
2817     return Common;
2818   
2819   // Handle cases involving: [su]div X, (select Cond, Y, Z)
2820   // This does not apply for fdiv.
2821   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2822     return &I;
2823
2824   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2825     // div X, 1 == X
2826     if (RHS->equalsInt(1))
2827       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2828
2829     // (X / C1) / C2  -> X / (C1*C2)
2830     if (Instruction *LHS = dyn_cast<Instruction>(Op0))
2831       if (Instruction::BinaryOps(LHS->getOpcode()) == I.getOpcode())
2832         if (ConstantInt *LHSRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHS->getOperand(1))) {
2833           if (MultiplyOverflows(RHS, LHSRHS, I.getOpcode()==Instruction::SDiv))
2834             return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2835           else 
2836             return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), LHS->getOperand(0),
2837                                           Multiply(RHS, LHSRHS));
2838         }
2839
2840     if (!RHS->isZero()) { // avoid X udiv 0
2841       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
2842         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
2843           return R;
2844       if (isa<PHINode>(Op0))
2845         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
2846           return NV;
2847     }
2848   }
2849
2850   // 0 / X == 0, we don't need to preserve faults!
2851   if (ConstantInt *LHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
2852     if (LHS->equalsInt(0))
2853       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2854
2855   // It can't be division by zero, hence it must be division by one.
2856   if (I.getType() == Type::Int1Ty)
2857     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
2858
2859   return 0;
2860 }
2861
2862 Instruction *InstCombiner::visitUDiv(BinaryOperator &I) {
2863   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2864
2865   // Handle the integer div common cases
2866   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2867     return Common;
2868
2869   // X udiv C^2 -> X >> C
2870   // Check to see if this is an unsigned division with an exact power of 2,
2871   // if so, convert to a right shift.
2872   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2873     if (C->getValue().isPowerOf2())  // 0 not included in isPowerOf2
2874       return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, 
2875                ConstantInt::get(Op0->getType(), C->getValue().logBase2()));
2876   }
2877
2878   // X udiv (C1 << N), where C1 is "1<<C2"  -->  X >> (N+C2)
2879   if (BinaryOperator *RHSI = dyn_cast<BinaryOperator>(I.getOperand(1))) {
2880     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
2881         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
2882       const APInt& C1 = cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue();
2883       if (C1.isPowerOf2()) {
2884         Value *N = RHSI->getOperand(1);
2885         const Type *NTy = N->getType();
2886         if (uint32_t C2 = C1.logBase2()) {
2887           Constant *C2V = ConstantInt::get(NTy, C2);
2888           N = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(N, C2V, "tmp"), I);
2889         }
2890         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, N);
2891       }
2892     }
2893   }
2894   
2895   // udiv X, (Select Cond, C1, C2) --> Select Cond, (shr X, C1), (shr X, C2)
2896   // where C1&C2 are powers of two.
2897   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) 
2898     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
2899       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2)))  {
2900         const APInt &TVA = STO->getValue(), &FVA = SFO->getValue();
2901         if (TVA.isPowerOf2() && FVA.isPowerOf2()) {
2902           // Compute the shift amounts
2903           uint32_t TSA = TVA.logBase2(), FSA = FVA.logBase2();
2904           // Construct the "on true" case of the select
2905           Constant *TC = ConstantInt::get(Op0->getType(), TSA);
2906           Instruction *TSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2907                                                  Op0, TC, SI->getName()+".t");
2908           TSI = InsertNewInstBefore(TSI, I);
2909   
2910           // Construct the "on false" case of the select
2911           Constant *FC = ConstantInt::get(Op0->getType(), FSA); 
2912           Instruction *FSI = BinaryOperator::CreateLShr(
2913                                                  Op0, FC, SI->getName()+".f");
2914           FSI = InsertNewInstBefore(FSI, I);
2915
2916           // construct the select instruction and return it.
2917           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TSI, FSI, SI->getName());
2918         }
2919       }
2920   return 0;
2921 }
2922
2923 Instruction *InstCombiner::visitSDiv(BinaryOperator &I) {
2924   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2925
2926   // Handle the integer div common cases
2927   if (Instruction *Common = commonIDivTransforms(I))
2928     return Common;
2929
2930   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2931     // sdiv X, -1 == -X
2932     if (RHS->isAllOnesValue())
2933       return BinaryOperator::CreateNeg(Op0);
2934
2935     // -X/C -> X/-C
2936     if (Value *LHSNeg = dyn_castNegVal(Op0))
2937       return BinaryOperator::CreateSDiv(LHSNeg, ConstantExpr::getNeg(RHS));
2938   }
2939
2940   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
2941   // unsigned inputs), turn this into a udiv.
2942   if (I.getType()->isInteger()) {
2943     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
2944     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
2945       // X sdiv Y -> X udiv Y, iff X and Y don't have sign bit set
2946       return BinaryOperator::CreateUDiv(Op0, Op1, I.getName());
2947     }
2948   }      
2949   
2950   return 0;
2951 }
2952
2953 Instruction *InstCombiner::visitFDiv(BinaryOperator &I) {
2954   return commonDivTransforms(I);
2955 }
2956
2957 /// This function implements the transforms on rem instructions that work
2958 /// regardless of the kind of rem instruction it is (urem, srem, or frem). It 
2959 /// is used by the visitors to those instructions.
2960 /// @brief Transforms common to all three rem instructions
2961 Instruction *InstCombiner::commonRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2962   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2963
2964   // 0 % X == 0 for integer, we don't need to preserve faults!
2965   if (Constant *LHS = dyn_cast<Constant>(Op0))
2966     if (LHS->isNullValue())
2967       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2968
2969   if (isa<UndefValue>(Op0)) {             // undef % X -> 0
2970     if (I.getType()->isFPOrFPVector())
2971       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X % undef -> undef (could be SNaN)
2972     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
2973   }
2974   if (isa<UndefValue>(Op1))
2975     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X % undef -> undef
2976
2977   // Handle cases involving: rem X, (select Cond, Y, Z)
2978   if (isa<SelectInst>(Op1) && SimplifyDivRemOfSelect(I))
2979     return &I;
2980
2981   return 0;
2982 }
2983
2984 /// This function implements the transforms common to both integer remainder
2985 /// instructions (urem and srem). It is called by the visitors to those integer
2986 /// remainder instructions.
2987 /// @brief Common integer remainder transforms
2988 Instruction *InstCombiner::commonIRemTransforms(BinaryOperator &I) {
2989   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
2990
2991   if (Instruction *common = commonRemTransforms(I))
2992     return common;
2993
2994   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
2995     // X % 0 == undef, we don't need to preserve faults!
2996     if (RHS->equalsInt(0))
2997       return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(I.getType()));
2998     
2999     if (RHS->equalsInt(1))  // X % 1 == 0
3000       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3001
3002     if (Instruction *Op0I = dyn_cast<Instruction>(Op0)) {
3003       if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0I)) {
3004         if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3005           return R;
3006       } else if (isa<PHINode>(Op0I)) {
3007         if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3008           return NV;
3009       }
3010
3011       // See if we can fold away this rem instruction.
3012       uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3013       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3014       if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3015                                KnownZero, KnownOne))
3016         return &I;
3017     }
3018   }
3019
3020   return 0;
3021 }
3022
3023 Instruction *InstCombiner::visitURem(BinaryOperator &I) {
3024   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3025
3026   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3027     return common;
3028   
3029   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3030     // X urem C^2 -> X and C
3031     // Check to see if this is an unsigned remainder with an exact power of 2,
3032     // if so, convert to a bitwise and.
3033     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(RHS))
3034       if (C->getValue().isPowerOf2())
3035         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(C));
3036   }
3037
3038   if (Instruction *RHSI = dyn_cast<Instruction>(I.getOperand(1))) {
3039     // Turn A % (C << N), where C is 2^k, into A & ((C << N)-1)  
3040     if (RHSI->getOpcode() == Instruction::Shl &&
3041         isa<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))) {
3042       if (cast<ConstantInt>(RHSI->getOperand(0))->getValue().isPowerOf2()) {
3043         Constant *N1 = ConstantInt::getAllOnesValue(I.getType());
3044         Value *Add = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(RHSI, N1,
3045                                                                    "tmp"), I);
3046         return BinaryOperator::CreateAnd(Op0, Add);
3047       }
3048     }
3049   }
3050
3051   // urem X, (select Cond, 2^C1, 2^C2) --> select Cond, (and X, C1), (and X, C2)
3052   // where C1&C2 are powers of two.
3053   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1)) {
3054     if (ConstantInt *STO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(1)))
3055       if (ConstantInt *SFO = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getOperand(2))) {
3056         // STO == 0 and SFO == 0 handled above.
3057         if ((STO->getValue().isPowerOf2()) && 
3058             (SFO->getValue().isPowerOf2())) {
3059           Value *TrueAnd = InsertNewInstBefore(
3060             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(STO), SI->getName()+".t"), I);
3061           Value *FalseAnd = InsertNewInstBefore(
3062             BinaryOperator::CreateAnd(Op0, SubOne(SFO), SI->getName()+".f"), I);
3063           return SelectInst::Create(SI->getOperand(0), TrueAnd, FalseAnd);
3064         }
3065       }
3066   }
3067   
3068   return 0;
3069 }
3070
3071 Instruction *InstCombiner::visitSRem(BinaryOperator &I) {
3072   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3073
3074   // Handle the integer rem common cases
3075   if (Instruction *common = commonIRemTransforms(I))
3076     return common;
3077   
3078   if (Value *RHSNeg = dyn_castNegVal(Op1))
3079     if (!isa<Constant>(RHSNeg) ||
3080         (isa<ConstantInt>(RHSNeg) &&
3081          cast<ConstantInt>(RHSNeg)->getValue().isStrictlyPositive())) {
3082       // X % -Y -> X % Y
3083       AddUsesToWorkList(I);
3084       I.setOperand(1, RHSNeg);
3085       return &I;
3086     }
3087
3088   // If the sign bits of both operands are zero (i.e. we can prove they are
3089   // unsigned inputs), turn this into a urem.
3090   if (I.getType()->isInteger()) {
3091     APInt Mask(APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits()));
3092     if (MaskedValueIsZero(Op1, Mask) && MaskedValueIsZero(Op0, Mask)) {
3093       // X srem Y -> X urem Y, iff X and Y don't have sign bit set
3094       return BinaryOperator::CreateURem(Op0, Op1, I.getName());
3095     }
3096   }
3097
3098   return 0;
3099 }
3100
3101 Instruction *InstCombiner::visitFRem(BinaryOperator &I) {
3102   return commonRemTransforms(I);
3103 }
3104
3105 // isOneBitSet - Return true if there is exactly one bit set in the specified
3106 // constant.
3107 static bool isOneBitSet(const ConstantInt *CI) {
3108   return CI->getValue().isPowerOf2();
3109 }
3110
3111 // isHighOnes - Return true if the constant is of the form 1+0+.
3112 // This is the same as lowones(~X).
3113 static bool isHighOnes(const ConstantInt *CI) {
3114   return (~CI->getValue() + 1).isPowerOf2();
3115 }
3116
3117 /// getICmpCode - Encode a icmp predicate into a three bit mask.  These bits
3118 /// are carefully arranged to allow folding of expressions such as:
3119 ///
3120 ///      (A < B) | (A > B) --> (A != B)
3121 ///
3122 /// Note that this is only valid if the first and second predicates have the
3123 /// same sign. Is illegal to do: (A u< B) | (A s> B) 
3124 ///
3125 /// Three bits are used to represent the condition, as follows:
3126 ///   0  A > B
3127 ///   1  A == B
3128 ///   2  A < B
3129 ///
3130 /// <=>  Value  Definition
3131 /// 000     0   Always false
3132 /// 001     1   A >  B
3133 /// 010     2   A == B
3134 /// 011     3   A >= B
3135 /// 100     4   A <  B
3136 /// 101     5   A != B
3137 /// 110     6   A <= B
3138 /// 111     7   Always true
3139 ///  
3140 static unsigned getICmpCode(const ICmpInst *ICI) {
3141   switch (ICI->getPredicate()) {
3142     // False -> 0
3143   case ICmpInst::ICMP_UGT: return 1;  // 001
3144   case ICmpInst::ICMP_SGT: return 1;  // 001
3145   case ICmpInst::ICMP_EQ:  return 2;  // 010
3146   case ICmpInst::ICMP_UGE: return 3;  // 011
3147   case ICmpInst::ICMP_SGE: return 3;  // 011
3148   case ICmpInst::ICMP_ULT: return 4;  // 100
3149   case ICmpInst::ICMP_SLT: return 4;  // 100
3150   case ICmpInst::ICMP_NE:  return 5;  // 101
3151   case ICmpInst::ICMP_ULE: return 6;  // 110
3152   case ICmpInst::ICMP_SLE: return 6;  // 110
3153     // True -> 7
3154   default:
3155     assert(0 && "Invalid ICmp predicate!");
3156     return 0;
3157   }
3158 }
3159
3160 /// getFCmpCode - Similar to getICmpCode but for FCmpInst. This encodes a fcmp
3161 /// predicate into a three bit mask. It also returns whether it is an ordered
3162 /// predicate by reference.
3163 static unsigned getFCmpCode(FCmpInst::Predicate CC, bool &isOrdered) {
3164   isOrdered = false;
3165   switch (CC) {
3166   case FCmpInst::FCMP_ORD: isOrdered = true; return 0;  // 000
3167   case FCmpInst::FCMP_UNO:                   return 0;  // 000
3168   case FCmpInst::FCMP_OGT: isOrdered = true; return 1;  // 001
3169   case FCmpInst::FCMP_UGT:                   return 1;  // 001
3170   case FCmpInst::FCMP_OEQ: isOrdered = true; return 2;  // 010
3171   case FCmpInst::FCMP_UEQ:                   return 2;  // 010
3172   case FCmpInst::FCMP_OGE: isOrdered = true; return 3;  // 011
3173   case FCmpInst::FCMP_UGE:                   return 3;  // 011
3174   case FCmpInst::FCMP_OLT: isOrdered = true; return 4;  // 100
3175   case FCmpInst::FCMP_ULT:                   return 4;  // 100
3176   case FCmpInst::FCMP_ONE: isOrdered = true; return 5;  // 101
3177   case FCmpInst::FCMP_UNE:                   return 5;  // 101
3178   case FCmpInst::FCMP_OLE: isOrdered = true; return 6;  // 110
3179   case FCmpInst::FCMP_ULE:                   return 6;  // 110
3180     // True -> 7
3181   default:
3182     // Not expecting FCMP_FALSE and FCMP_TRUE;
3183     assert(0 && "Unexpected FCmp predicate!");
3184     return 0;
3185   }
3186 }
3187
3188 /// getICmpValue - This is the complement of getICmpCode, which turns an
3189 /// opcode and two operands into either a constant true or false, or a brand 
3190 /// new ICmp instruction. The sign is passed in to determine which kind
3191 /// of predicate to use in the new icmp instruction.
3192 static Value *getICmpValue(bool sign, unsigned code, Value *LHS, Value *RHS) {
3193   switch (code) {
3194   default: assert(0 && "Illegal ICmp code!");
3195   case  0: return ConstantInt::getFalse();
3196   case  1: 
3197     if (sign)
3198       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHS, RHS);
3199     else
3200       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, LHS, RHS);
3201   case  2: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ,  LHS, RHS);
3202   case  3: 
3203     if (sign)
3204       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHS, RHS);
3205     else
3206       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHS, RHS);
3207   case  4: 
3208     if (sign)
3209       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHS, RHS);
3210     else
3211       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHS, RHS);
3212   case  5: return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE,  LHS, RHS);
3213   case  6: 
3214     if (sign)
3215       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLE, LHS, RHS);
3216     else
3217       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULE, LHS, RHS);
3218   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3219   }
3220 }
3221
3222 /// getFCmpValue - This is the complement of getFCmpCode, which turns an
3223 /// opcode and two operands into either a FCmp instruction. isordered is passed
3224 /// in to determine which kind of predicate to use in the new fcmp instruction.
3225 static Value *getFCmpValue(bool isordered, unsigned code,
3226                            Value *LHS, Value *RHS) {
3227   switch (code) {
3228   default: assert(0 && "Illegal FCmp code!");
3229   case  0:
3230     if (isordered)
3231       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS, RHS);
3232     else
3233       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS, RHS);
3234   case  1: 
3235     if (isordered)
3236       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGT, LHS, RHS);
3237     else
3238       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGT, LHS, RHS);
3239   case  2: 
3240     if (isordered)
3241       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OEQ, LHS, RHS);
3242     else
3243       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UEQ, LHS, RHS);
3244   case  3: 
3245     if (isordered)
3246       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OGE, LHS, RHS);
3247     else
3248       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UGE, LHS, RHS);
3249   case  4: 
3250     if (isordered)
3251       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLT, LHS, RHS);
3252     else
3253       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULT, LHS, RHS);
3254   case  5: 
3255     if (isordered)
3256       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ONE, LHS, RHS);
3257     else
3258       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNE, LHS, RHS);
3259   case  6: 
3260     if (isordered)
3261       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_OLE, LHS, RHS);
3262     else
3263       return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ULE, LHS, RHS);
3264   case  7: return ConstantInt::getTrue();
3265   }
3266 }
3267
3268 /// PredicatesFoldable - Return true if both predicates match sign or if at
3269 /// least one of them is an equality comparison (which is signless).
3270 static bool PredicatesFoldable(ICmpInst::Predicate p1, ICmpInst::Predicate p2) {
3271   return (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) == ICmpInst::isSignedPredicate(p2)) ||
3272          (ICmpInst::isSignedPredicate(p1) && ICmpInst::isEquality(p2)) ||
3273          (ICmpInst::isSignedPredicate(p2) && ICmpInst::isEquality(p1));
3274 }
3275
3276 namespace { 
3277 // FoldICmpLogical - Implements (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3278 struct FoldICmpLogical {
3279   InstCombiner &IC;
3280   Value *LHS, *RHS;
3281   ICmpInst::Predicate pred;
3282   FoldICmpLogical(InstCombiner &ic, ICmpInst *ICI)
3283     : IC(ic), LHS(ICI->getOperand(0)), RHS(ICI->getOperand(1)),
3284       pred(ICI->getPredicate()) {}
3285   bool shouldApply(Value *V) const {
3286     if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(V))
3287       if (PredicatesFoldable(pred, ICI->getPredicate()))
3288         return ((ICI->getOperand(0) == LHS && ICI->getOperand(1) == RHS) ||
3289                 (ICI->getOperand(0) == RHS && ICI->getOperand(1) == LHS));
3290     return false;
3291   }
3292   Instruction *apply(Instruction &Log) const {
3293     ICmpInst *ICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(0));
3294     if (ICI->getOperand(0) != LHS) {
3295       assert(ICI->getOperand(1) == LHS);
3296       ICI->swapOperands();  // Swap the LHS and RHS of the ICmp
3297     }
3298
3299     ICmpInst *RHSICI = cast<ICmpInst>(Log.getOperand(1));
3300     unsigned LHSCode = getICmpCode(ICI);
3301     unsigned RHSCode = getICmpCode(RHSICI);
3302     unsigned Code;
3303     switch (Log.getOpcode()) {
3304     case Instruction::And: Code = LHSCode & RHSCode; break;
3305     case Instruction::Or:  Code = LHSCode | RHSCode; break;
3306     case Instruction::Xor: Code = LHSCode ^ RHSCode; break;
3307     default: assert(0 && "Illegal logical opcode!"); return 0;
3308     }
3309
3310     bool isSigned = ICmpInst::isSignedPredicate(RHSICI->getPredicate()) || 
3311                     ICmpInst::isSignedPredicate(ICI->getPredicate());
3312       
3313     Value *RV = getICmpValue(isSigned, Code, LHS, RHS);
3314     if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
3315       return I;
3316     // Otherwise, it's a constant boolean value...
3317     return IC.ReplaceInstUsesWith(Log, RV);
3318   }
3319 };
3320 } // end anonymous namespace
3321
3322 // OptAndOp - This handles expressions of the form ((val OP C1) & C2).  Where
3323 // the Op parameter is 'OP', OpRHS is 'C1', and AndRHS is 'C2'.  Op is
3324 // guaranteed to be a binary operator.
3325 Instruction *InstCombiner::OptAndOp(Instruction *Op,
3326                                     ConstantInt *OpRHS,
3327                                     ConstantInt *AndRHS,
3328                                     BinaryOperator &TheAnd) {
3329   Value *X = Op->getOperand(0);
3330   Constant *Together = 0;
3331   if (!Op->isShift())
3332     Together = And(AndRHS, OpRHS);
3333
3334   switch (Op->getOpcode()) {
3335   case Instruction::Xor:
3336     if (Op->hasOneUse()) {
3337       // (X ^ C1) & C2 --> (X & C2) ^ (C1&C2)
3338       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3339       InsertNewInstBefore(And, TheAnd);
3340       And->takeName(Op);
3341       return BinaryOperator::CreateXor(And, Together);
3342     }
3343     break;
3344   case Instruction::Or:
3345     if (Together == AndRHS) // (X | C) & C --> C
3346       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, AndRHS);
3347
3348     if (Op->hasOneUse() && Together != OpRHS) {
3349       // (X | C1) & C2 --> (X | (C1&C2)) & C2
3350       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, Together);
3351       InsertNewInstBefore(Or, TheAnd);
3352       Or->takeName(Op);
3353       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, AndRHS);
3354     }
3355     break;
3356   case Instruction::Add:
3357     if (Op->hasOneUse()) {
3358       // Adding a one to a single bit bit-field should be turned into an XOR
3359       // of the bit.  First thing to check is to see if this AND is with a
3360       // single bit constant.
3361       const APInt& AndRHSV = cast<ConstantInt>(AndRHS)->getValue();
3362
3363       // If there is only one bit set...
3364       if (isOneBitSet(cast<ConstantInt>(AndRHS))) {
3365         // Ok, at this point, we know that we are masking the result of the
3366         // ADD down to exactly one bit.  If the constant we are adding has
3367         // no bits set below this bit, then we can eliminate the ADD.
3368         const APInt& AddRHS = cast<ConstantInt>(OpRHS)->getValue();
3369
3370         // Check to see if any bits below the one bit set in AndRHSV are set.
3371         if ((AddRHS & (AndRHSV-1)) == 0) {
3372           // If not, the only thing that can effect the output of the AND is
3373           // the bit specified by AndRHSV.  If that bit is set, the effect of
3374           // the XOR is to toggle the bit.  If it is clear, then the ADD has
3375           // no effect.
3376           if ((AddRHS & AndRHSV) == 0) { // Bit is not set, noop
3377             TheAnd.setOperand(0, X);
3378             return &TheAnd;
3379           } else {
3380             // Pull the XOR out of the AND.
3381             Instruction *NewAnd = BinaryOperator::CreateAnd(X, AndRHS);
3382             InsertNewInstBefore(NewAnd, TheAnd);
3383             NewAnd->takeName(Op);
3384             return BinaryOperator::CreateXor(NewAnd, AndRHS);
3385           }
3386         }
3387       }
3388     }
3389     break;
3390
3391   case Instruction::Shl: {
3392     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3393     // the anded constant includes them, clear them now!
3394     //
3395     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3396     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3397     APInt ShlMask(APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-OpRHSVal));
3398     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShlMask);
3399
3400     if (CI->getValue() == ShlMask) { 
3401     // Masking out bits that the shift already masks
3402       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);   // No need for the and.
3403     } else if (CI != AndRHS) {                  // Reducing bits set in and.
3404       TheAnd.setOperand(1, CI);
3405       return &TheAnd;
3406     }
3407     break;
3408   }
3409   case Instruction::LShr:
3410   {
3411     // We know that the AND will not produce any of the bits shifted in, so if
3412     // the anded constant includes them, clear them now!  This only applies to
3413     // unsigned shifts, because a signed shr may bring in set bits!
3414     //
3415     uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3416     uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3417     APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3418     ConstantInt *CI = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3419
3420     if (CI->getValue() == ShrMask) {   
3421     // Masking out bits that the shift already masks.
3422       return ReplaceInstUsesWith(TheAnd, Op);
3423     } else if (CI != AndRHS) {
3424       TheAnd.setOperand(1, CI);  // Reduce bits set in and cst.
3425       return &TheAnd;
3426     }
3427     break;
3428   }
3429   case Instruction::AShr:
3430     // Signed shr.
3431     // See if this is shifting in some sign extension, then masking it out
3432     // with an and.
3433     if (Op->hasOneUse()) {
3434       uint32_t BitWidth = AndRHS->getType()->getBitWidth();
3435       uint32_t OpRHSVal = OpRHS->getLimitedValue(BitWidth);
3436       APInt ShrMask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - OpRHSVal));
3437       Constant *C = ConstantInt::get(AndRHS->getValue() & ShrMask);
3438       if (C == AndRHS) {          // Masking out bits shifted in.
3439         // (Val ashr C1) & C2 -> (Val lshr C1) & C2
3440         // Make the argument unsigned.
3441         Value *ShVal = Op->getOperand(0);
3442         ShVal = InsertNewInstBefore(
3443             BinaryOperator::CreateLShr(ShVal, OpRHS, 
3444                                    Op->getName()), TheAnd);
3445         return BinaryOperator::CreateAnd(ShVal, AndRHS, TheAnd.getName());
3446       }
3447     }
3448     break;
3449   }
3450   return 0;
3451 }
3452
3453
3454 /// InsertRangeTest - Emit a computation of: (V >= Lo && V < Hi) if Inside is
3455 /// true, otherwise (V < Lo || V >= Hi).  In pratice, we emit the more efficient
3456 /// (V-Lo) <u Hi-Lo.  This method expects that Lo <= Hi. isSigned indicates
3457 /// whether to treat the V, Lo and HI as signed or not. IB is the location to
3458 /// insert new instructions.
3459 Instruction *InstCombiner::InsertRangeTest(Value *V, Constant *Lo, Constant *Hi,
3460                                            bool isSigned, bool Inside, 
3461                                            Instruction &IB) {
3462   assert(cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getICmp((isSigned ? 
3463             ICmpInst::ICMP_SLE:ICmpInst::ICMP_ULE), Lo, Hi))->getZExtValue() &&
3464          "Lo is not <= Hi in range emission code!");
3465     
3466   if (Inside) {
3467     if (Lo == Hi)  // Trivially false.
3468       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, V);
3469
3470     // V >= Min && V < Hi --> V < Hi
3471     if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3472       ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3473         ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_ULT);
3474       return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3475     }
3476
3477     // Emit V-Lo <u Hi-Lo
3478     Constant *NegLo = ConstantExpr::getNeg(Lo);
3479     Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3480     InsertNewInstBefore(Add, IB);
3481     Constant *UpperBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3482     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, UpperBound);
3483   }
3484
3485   if (Lo == Hi)  // Trivially true.
3486     return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, V, V);
3487
3488   // V < Min || V >= Hi -> V > Hi-1
3489   Hi = SubOne(cast<ConstantInt>(Hi));
3490   if (cast<ConstantInt>(Lo)->isMinValue(isSigned)) {
3491     ICmpInst::Predicate pred = (isSigned ? 
3492         ICmpInst::ICMP_SGT : ICmpInst::ICMP_UGT);
3493     return new ICmpInst(pred, V, Hi);
3494   }
3495
3496   // Emit V-Lo >u Hi-1-Lo
3497   // Note that Hi has already had one subtracted from it, above.
3498   ConstantInt *NegLo = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(Lo));
3499   Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(V, NegLo, V->getName()+".off");
3500   InsertNewInstBefore(Add, IB);
3501   Constant *LowerBound = ConstantExpr::getAdd(NegLo, Hi);
3502   return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add, LowerBound);
3503 }
3504
3505 // isRunOfOnes - Returns true iff Val consists of one contiguous run of 1s with
3506 // any number of 0s on either side.  The 1s are allowed to wrap from LSB to
3507 // MSB, so 0x000FFF0, 0x0000FFFF, and 0xFF0000FF are all runs.  0x0F0F0000 is
3508 // not, since all 1s are not contiguous.
3509 static bool isRunOfOnes(ConstantInt *Val, uint32_t &MB, uint32_t &ME) {
3510   const APInt& V = Val->getValue();
3511   uint32_t BitWidth = Val->getType()->getBitWidth();
3512   if (!APIntOps::isShiftedMask(BitWidth, V)) return false;
3513
3514   // look for the first zero bit after the run of ones
3515   MB = BitWidth - ((V - 1) ^ V).countLeadingZeros();
3516   // look for the first non-zero bit
3517   ME = V.getActiveBits(); 
3518   return true;
3519 }
3520
3521 /// FoldLogicalPlusAnd - This is part of an expression (LHS +/- RHS) & Mask,
3522 /// where isSub determines whether the operator is a sub.  If we can fold one of
3523 /// the following xforms:
3524 /// 
3525 /// ((A & N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == Mask
3526 /// ((A | N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3527 /// ((A ^ N) +/- B) & Mask -> (A +/- B) & Mask iff N&Mask == 0
3528 ///
3529 /// return (A +/- B).
3530 ///
3531 Value *InstCombiner::FoldLogicalPlusAnd(Value *LHS, Value *RHS,
3532                                         ConstantInt *Mask, bool isSub,
3533                                         Instruction &I) {
3534   Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(LHS);
3535   if (!LHSI || LHSI->getNumOperands() != 2 ||
3536       !isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) return 0;
3537
3538   ConstantInt *N = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
3539
3540   switch (LHSI->getOpcode()) {
3541   default: return 0;
3542   case Instruction::And:
3543     if (And(N, Mask) == Mask) {
3544       // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), this is simple.
3545       if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3546            Mask->getValue().countPopulation()) == 
3547           Mask->getValue().getBitWidth())
3548         break;
3549
3550       // Otherwise, if Mask is 0+1+0+, and if B is known to have the low 0+
3551       // part, we don't need any explicit masks to take them out of A.  If that
3552       // is all N is, ignore it.
3553       uint32_t MB = 0, ME = 0;
3554       if (isRunOfOnes(Mask, MB, ME)) {  // begin/end bit of run, inclusive
3555         uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(RHS->getType())->getBitWidth();
3556         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(BitWidth, MB-1));
3557         if (MaskedValueIsZero(RHS, Mask))
3558           break;
3559       }
3560     }
3561     return 0;
3562   case Instruction::Or:
3563   case Instruction::Xor:
3564     // If the AndRHS is a power of two minus one (0+1+), and N&Mask == 0
3565     if ((Mask->getValue().countLeadingZeros() + 
3566          Mask->getValue().countPopulation()) == Mask->getValue().getBitWidth()
3567         && And(N, Mask)->isZero())
3568       break;
3569     return 0;
3570   }
3571   
3572   Instruction *New;
3573   if (isSub)
3574     New = BinaryOperator::CreateSub(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3575   else
3576     New = BinaryOperator::CreateAdd(LHSI->getOperand(0), RHS, "fold");
3577   return InsertNewInstBefore(New, I);
3578 }
3579
3580 /// FoldAndOfICmps - Fold (icmp)&(icmp) if possible.
3581 Instruction *InstCombiner::FoldAndOfICmps(Instruction &I,
3582                                           ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
3583   Value *Val, *Val2;
3584   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
3585   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
3586   
3587   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) & (icmp2 B, C2).
3588   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
3589       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
3590     return 0;
3591   
3592   // (icmp ult A, C) & (icmp ult B, C) --> (icmp ult (A|B), C)
3593   // where C is a power of 2
3594   if (LHSCst == RHSCst && LHSCC == RHSCC && LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULT &&
3595       LHSCst->getValue().isPowerOf2()) {
3596     Instruction *NewOr = BinaryOperator::CreateOr(Val, Val2);
3597     InsertNewInstBefore(NewOr, I);
3598     return new ICmpInst(LHSCC, NewOr, LHSCst);
3599   }
3600   
3601   // From here on, we only handle:
3602   //    (icmp1 A, C1) & (icmp2 A, C2) --> something simpler.
3603   if (Val != Val2) return 0;
3604   
3605   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
3606   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3607       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
3608       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
3609       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
3610     return 0;
3611   
3612   // We can't fold (ugt x, C) & (sgt x, C2).
3613   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
3614     return 0;
3615     
3616   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
3617   bool ShouldSwap;
3618   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
3619       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
3620        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
3621     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
3622   else
3623     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
3624     
3625   if (ShouldSwap) {
3626     std::swap(LHS, RHS);
3627     std::swap(LHSCst, RHSCst);
3628     std::swap(LHSCC, RHSCC);
3629   }
3630
3631   // At this point, we know we have have two icmp instructions
3632   // comparing a value against two constants and and'ing the result
3633   // together.  Because of the above check, we know that we only have
3634   // icmp eq, icmp ne, icmp [su]lt, and icmp [SU]gt here. We also know 
3635   // (from the FoldICmpLogical check above), that the two constants 
3636   // are not equal and that the larger constant is on the RHS
3637   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
3638
3639   switch (LHSCC) {
3640   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3641   case ICmpInst::ICMP_EQ:
3642     switch (RHSCC) {
3643     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3644     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X == 13 & X == 15) -> false
3645     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3646     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X == 13 & X >  15) -> false
3647       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3648     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X == 13 & X != 15) -> X == 13
3649     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3650     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X == 13 & X <  15) -> X == 13
3651       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3652     }
3653   case ICmpInst::ICMP_NE:
3654     switch (RHSCC) {
3655     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3656     case ICmpInst::ICMP_ULT:
3657       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X u< 14) -> X < 13
3658         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Val, LHSCst);
3659       break;                        // (X != 13 & X u< 15) -> no change
3660     case ICmpInst::ICMP_SLT:
3661       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) // (X != 13 & X s< 14) -> X < 13
3662         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Val, LHSCst);
3663       break;                        // (X != 13 & X s< 15) -> no change
3664     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X != 13 & X == 15) -> X == 15
3665     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X != 13 & X u> 15) -> X u> 15
3666     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X != 13 & X s> 15) -> X s> 15
3667       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3668     case ICmpInst::ICMP_NE:
3669       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)){// (X != 13 & X != 14) -> X-13 >u 1
3670         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
3671         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
3672                                                      Val->getName()+".off");
3673         InsertNewInstBefore(Add, I);
3674         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGT, Add,
3675                             ConstantInt::get(Add->getType(), 1));
3676       }
3677       break;                        // (X != 13 & X != 15) -> no change
3678     }
3679     break;
3680   case ICmpInst::ICMP_ULT:
3681     switch (RHSCC) {
3682     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3683     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 & X == 15) -> false
3684     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 & X u> 15) -> false
3685       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3686     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 & X s> 15) -> no change
3687       break;
3688     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 & X != 15) -> X u< 13
3689     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 & X u< 15) -> X u< 13
3690       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3691     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 & X s< 15) -> no change
3692       break;
3693     }
3694     break;
3695   case ICmpInst::ICMP_SLT:
3696     switch (RHSCC) {
3697     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3698     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 & X == 15) -> false
3699     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 & X s> 15) -> false
3700       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
3701     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 & X u> 15) -> no change
3702       break;
3703     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 & X != 15) -> X < 13
3704     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 & X s< 15) -> X < 13
3705       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
3706     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 & X u< 15) -> no change
3707       break;
3708     }
3709     break;
3710   case ICmpInst::ICMP_UGT:
3711     switch (RHSCC) {
3712     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3713     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 & X == 15) -> X == 15
3714     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 & X u> 15) -> X u> 15
3715       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3716     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 & X s> 15) -> no change
3717       break;
3718     case ICmpInst::ICMP_NE:
3719       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X u> 13 & X != 14) -> X u> 14
3720         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3721       break;                        // (X u> 13 & X != 15) -> no change
3722     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 & X u< 15) -> (X-14) <u 1
3723       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, false, true, I);
3724     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 & X s< 15) -> no change
3725       break;
3726     }
3727     break;
3728   case ICmpInst::ICMP_SGT:
3729     switch (RHSCC) {
3730     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
3731     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 & X == 15) -> X == 15
3732     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 & X s> 15) -> X s> 15
3733       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
3734     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 & X u> 15) -> no change
3735       break;
3736     case ICmpInst::ICMP_NE:
3737       if (RHSCst == AddOne(LHSCst)) // (X s> 13 & X != 14) -> X s> 14
3738         return new ICmpInst(LHSCC, Val, RHSCst);
3739       break;                        // (X s> 13 & X != 15) -> no change
3740     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 & X s< 15) -> (X-14) s< 1
3741       return InsertRangeTest(Val, AddOne(LHSCst), RHSCst, true, true, I);
3742     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 & X u< 15) -> no change
3743       break;
3744     }
3745     break;
3746   }
3747  
3748   return 0;
3749 }
3750
3751
3752 Instruction *InstCombiner::visitAnd(BinaryOperator &I) {
3753   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
3754   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
3755
3756   if (isa<UndefValue>(Op1))                         // X & undef -> 0
3757     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3758
3759   // and X, X = X
3760   if (Op0 == Op1)
3761     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3762
3763   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
3764   // purpose is to compute bits we don't care about.
3765   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
3766     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
3767     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
3768     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
3769                              KnownZero, KnownOne))
3770       return &I;
3771   } else {
3772     if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
3773       if (CP->isAllOnesValue())            // X & <-1,-1> -> X
3774         return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(0));
3775     } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
3776       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X & <0,0> -> <0,0>
3777     }
3778   }
3779   
3780   if (ConstantInt *AndRHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
3781     const APInt& AndRHSMask = AndRHS->getValue();
3782     APInt NotAndRHS(~AndRHSMask);
3783
3784     // Optimize a variety of ((val OP C1) & C2) combinations...
3785     if (isa<BinaryOperator>(Op0)) {
3786       Instruction *Op0I = cast<Instruction>(Op0);
3787       Value *Op0LHS = Op0I->getOperand(0);
3788       Value *Op0RHS = Op0I->getOperand(1);
3789       switch (Op0I->getOpcode()) {
3790       case Instruction::Xor:
3791       case Instruction::Or:
3792         // If the mask is only needed on one incoming arm, push it up.
3793         if (Op0I->hasOneUse()) {
3794           if (MaskedValueIsZero(Op0LHS, NotAndRHS)) {
3795             // Not masking anything out for the LHS, move to RHS.
3796             Instruction *NewRHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0RHS, AndRHS,
3797                                                    Op0RHS->getName()+".masked");
3798             InsertNewInstBefore(NewRHS, I);
3799             return BinaryOperator::Create(
3800                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), Op0LHS, NewRHS);
3801           }
3802           if (!isa<Constant>(Op0RHS) &&
3803               MaskedValueIsZero(Op0RHS, NotAndRHS)) {
3804             // Not masking anything out for the RHS, move to LHS.
3805             Instruction *NewLHS = BinaryOperator::CreateAnd(Op0LHS, AndRHS,
3806                                                    Op0LHS->getName()+".masked");
3807             InsertNewInstBefore(NewLHS, I);
3808             return BinaryOperator::Create(
3809                        cast<BinaryOperator>(Op0I)->getOpcode(), NewLHS, Op0RHS);
3810           }
3811         }
3812
3813         break;
3814       case Instruction::Add:
3815         // ((A & N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3816         // ((A | N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3817         // ((A ^ N) + B) & AndRHS -> (A + B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3818         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, false, I))
3819           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3820         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0RHS, Op0LHS, AndRHS, false, I))
3821           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);  // Add commutes
3822         break;
3823
3824       case Instruction::Sub:
3825         // ((A & N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == AndRHS.
3826         // ((A | N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3827         // ((A ^ N) - B) & AndRHS -> (A - B) & AndRHS iff N&AndRHS == 0
3828         if (Value *V = FoldLogicalPlusAnd(Op0LHS, Op0RHS, AndRHS, true, I))
3829           return BinaryOperator::CreateAnd(V, AndRHS);
3830
3831         // (A - N) & AndRHS -> -N & AndRHS iff A&AndRHS==0 and AndRHS
3832         // has 1's for all bits that the subtraction with A might affect.
3833         if (Op0I->hasOneUse()) {
3834           uint32_t BitWidth = AndRHSMask.getBitWidth();
3835           uint32_t Zeros = AndRHSMask.countLeadingZeros();
3836           APInt Mask = APInt::getLowBitsSet(BitWidth, BitWidth - Zeros);
3837
3838           ConstantInt *A = dyn_cast<ConstantInt>(Op0LHS);
3839           if (!(A && A->isZero()) &&               // avoid infinite recursion.
3840               MaskedValueIsZero(Op0LHS, Mask)) {
3841             Instruction *NewNeg = BinaryOperator::CreateNeg(Op0RHS);
3842             InsertNewInstBefore(NewNeg, I);
3843             return BinaryOperator::CreateAnd(NewNeg, AndRHS);
3844           }
3845         }
3846         break;
3847
3848       case Instruction::Shl:
3849       case Instruction::LShr:
3850         // (1 << x) & 1 --> zext(x == 0)
3851         // (1 >> x) & 1 --> zext(x == 0)
3852         if (AndRHSMask == 1 && Op0LHS == AndRHS) {
3853           Instruction *NewICmp = new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0RHS,
3854                                            Constant::getNullValue(I.getType()));
3855           InsertNewInstBefore(NewICmp, I);
3856           return new ZExtInst(NewICmp, I.getType());
3857         }
3858         break;
3859       }
3860
3861       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1)))
3862         if (Instruction *Res = OptAndOp(Op0I, Op0CI, AndRHS, I))
3863           return Res;
3864     } else if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
3865       // If this is an integer truncation or change from signed-to-unsigned, and
3866       // if the source is an and/or with immediate, transform it.  This
3867       // frequently occurs for bitfield accesses.
3868       if (Instruction *CastOp = dyn_cast<Instruction>(CI->getOperand(0))) {
3869         if ((isa<TruncInst>(CI) || isa<BitCastInst>(CI)) &&
3870             CastOp->getNumOperands() == 2)
3871           if (ConstantInt *AndCI = dyn_cast<ConstantInt>(CastOp->getOperand(1))) {
3872             if (CastOp->getOpcode() == Instruction::And) {
3873               // Change: and (cast (and X, C1) to T), C2
3874               // into  : and (cast X to T), trunc_or_bitcast(C1)&C2
3875               // This will fold the two constants together, which may allow 
3876               // other simplifications.
3877               Instruction *NewCast = CastInst::CreateTruncOrBitCast(
3878                 CastOp->getOperand(0), I.getType(), 
3879                 CastOp->getName()+".shrunk");
3880               NewCast = InsertNewInstBefore(NewCast, I);
3881               // trunc_or_bitcast(C1)&C2
3882               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3883               C3 = ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS);
3884               return BinaryOperator::CreateAnd(NewCast, C3);
3885             } else if (CastOp->getOpcode() == Instruction::Or) {
3886               // Change: and (cast (or X, C1) to T), C2
3887               // into  : trunc(C1)&C2 iff trunc(C1)&C2 == C2
3888               Constant *C3 = ConstantExpr::getTruncOrBitCast(AndCI,I.getType());
3889               if (ConstantExpr::getAnd(C3, AndRHS) == AndRHS)   // trunc(C1)&C2
3890                 return ReplaceInstUsesWith(I, AndRHS);
3891             }
3892           }
3893       }
3894     }
3895
3896     // Try to fold constant and into select arguments.
3897     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
3898       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
3899         return R;
3900     if (isa<PHINode>(Op0))
3901       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
3902         return NV;
3903   }
3904
3905   Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0);
3906   Value *Op1NotVal = dyn_castNotVal(Op1);
3907
3908   if (Op0NotVal == Op1 || Op1NotVal == Op0)  // A & ~A  == ~A & A == 0
3909     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
3910
3911   // (~A & ~B) == (~(A | B)) - De Morgan's Law
3912   if (Op0NotVal && Op1NotVal && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
3913     Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, Op1NotVal,
3914                                                I.getName()+".demorgan");
3915     InsertNewInstBefore(Or, I);
3916     return BinaryOperator::CreateNot(Or);
3917   }
3918   
3919   {
3920     Value *A = 0, *B = 0, *C = 0, *D = 0;
3921     if (match(Op0, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3922       if (A == Op1 || B == Op1)    // (A | ?) & A  --> A
3923         return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
3924     
3925       // (A|B) & ~(A&B) -> A^B
3926       if (match(Op1, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3927         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3928           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3929       }
3930     }
3931     
3932     if (match(Op1, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3933       if (A == Op0 || B == Op0)    // A & (A | ?)  --> A
3934         return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
3935
3936       // ~(A&B) & (A|B) -> A^B
3937       if (match(Op0, m_Not(m_And(m_Value(C), m_Value(D))))) {
3938         if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C))
3939           return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
3940       }
3941     }
3942     
3943     if (Op0->hasOneUse() &&
3944         match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3945       if (A == Op1) {                                // (A^B)&A -> A&(A^B)
3946         I.swapOperands();     // Simplify below
3947         std::swap(Op0, Op1);
3948       } else if (B == Op1) {                         // (A^B)&B -> B&(B^A)
3949         cast<BinaryOperator>(Op0)->swapOperands();
3950         I.swapOperands();     // Simplify below
3951         std::swap(Op0, Op1);
3952       }
3953     }
3954     if (Op1->hasOneUse() &&
3955         match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
3956       if (B == Op0) {                                // B&(A^B) -> B&(B^A)
3957         cast<BinaryOperator>(Op1)->swapOperands();
3958         std::swap(A, B);
3959       }
3960       if (A == Op0) {                                // A&(A^B) -> A & ~B
3961         Instruction *NotB = BinaryOperator::CreateNot(B, "tmp");
3962         InsertNewInstBefore(NotB, I);
3963         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
3964       }
3965     }
3966   }
3967   
3968   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op1)) {
3969     // (icmp1 A, B) & (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
3970     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
3971       return R;
3972
3973     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
3974       if (Instruction *Res = FoldAndOfICmps(I, LHS, RHS))
3975         return Res;
3976   }
3977
3978   // fold (and (cast A), (cast B)) -> (cast (and A, B))
3979   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0))
3980     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
3981       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind ?
3982         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
3983         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
3984             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
3985             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
3986                               I.getType(), TD) &&
3987             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
3988                               I.getType(), TD)) {
3989           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateAnd(Op0C->getOperand(0),
3990                                                          Op1C->getOperand(0),
3991                                                          I.getName());
3992           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
3993           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
3994         }
3995       }
3996     
3997   // (X >> Z) & (Y >> Z)  -> (X&Y) >> Z  for all shifts.
3998   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
3999     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4000       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4001           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4002           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4003         Instruction *NewOp =
4004           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(SI0->getOperand(0),
4005                                                         SI1->getOperand(0),
4006                                                         SI0->getName()), I);
4007         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4008                                       SI1->getOperand(1));
4009       }
4010   }
4011
4012   // If and'ing two fcmp, try combine them into one.
4013   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4014     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4015       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD &&
4016           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ORD) {
4017         // (fcmp ord x, c) & (fcmp ord y, c)  -> (fcmp ord x, y)
4018         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4019           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4020             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4021             // false.
4022             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4023               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4024             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_ORD, LHS->getOperand(0),
4025                                 RHS->getOperand(0));
4026           }
4027       } else {
4028         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4029         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4030         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4031             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4032           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4033             // Swap RHS operands to match LHS.
4034             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4035             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4036           }
4037           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4038             // Simplify (fcmp cc0 x, y) & (fcmp cc1 x, y).
4039             if (Op0CC == Op1CC)
4040               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4041             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE ||
4042                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4043               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4044             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4045               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4046             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4047               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4048             bool Op0Ordered;
4049             bool Op1Ordered;
4050             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4051             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4052             if (Op1Pred == 0) {
4053               std::swap(Op0, Op1);
4054               std::swap(Op0Pred, Op1Pred);
4055               std::swap(Op0Ordered, Op1Ordered);
4056             }
4057             if (Op0Pred == 0) {
4058               // uno && ueq -> uno && (uno || eq) -> ueq
4059               // ord && olt -> ord && (ord && lt) -> olt
4060               if (Op0Ordered == Op1Ordered)
4061                 return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4062               // uno && oeq -> uno && (ord && eq) -> false
4063               // uno && ord -> false
4064               if (!Op0Ordered)
4065                 return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
4066               // ord && ueq -> ord && (uno || eq) -> oeq
4067               return cast<Instruction>(getFCmpValue(true, Op1Pred,
4068                                                     Op0LHS, Op0RHS));
4069             }
4070           }
4071         }
4072       }
4073     }
4074   }
4075
4076   return Changed ? &I : 0;
4077 }
4078
4079 /// CollectBSwapParts - Analyze the specified subexpression and see if it is
4080 /// capable of providing pieces of a bswap.  The subexpression provides pieces
4081 /// of a bswap if it is proven that each of the non-zero bytes in the output of
4082 /// the expression came from the corresponding "byte swapped" byte in some other
4083 /// value.  For example, if the current subexpression is "(shl i32 %X, 24)" then
4084 /// we know that the expression deposits the low byte of %X into the high byte
4085 /// of the bswap result and that all other bytes are zero.  This expression is
4086 /// accepted, the high byte of ByteValues is set to X to indicate a correct
4087 /// match.
4088 ///
4089 /// This function returns true if the match was unsuccessful and false if so.
4090 /// On entry to the function the "OverallLeftShift" is a signed integer value
4091 /// indicating the number of bytes that the subexpression is later shifted.  For
4092 /// example, if the expression is later right shifted by 16 bits, the
4093 /// OverallLeftShift value would be -2 on entry.  This is used to specify which
4094 /// byte of ByteValues is actually being set.
4095 ///
4096 /// Similarly, ByteMask is a bitmask where a bit is clear if its corresponding
4097 /// byte is masked to zero by a user.  For example, in (X & 255), X will be
4098 /// processed with a bytemask of 1.  Because bytemask is 32-bits, this limits
4099 /// this function to working on up to 32-byte (256 bit) values.  ByteMask is
4100 /// always in the local (OverallLeftShift) coordinate space.
4101 ///
4102 static bool CollectBSwapParts(Value *V, int OverallLeftShift, uint32_t ByteMask,
4103                               SmallVector<Value*, 8> &ByteValues) {
4104   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V)) {
4105     // If this is an or instruction, it may be an inner node of the bswap.
4106     if (I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4107       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask,
4108                                ByteValues) ||
4109              CollectBSwapParts(I->getOperand(1), OverallLeftShift, ByteMask,
4110                                ByteValues);
4111     }
4112   
4113     // If this is a logical shift by a constant multiple of 8, recurse with
4114     // OverallLeftShift and ByteMask adjusted.
4115     if (I->isLogicalShift() && isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4116       unsigned ShAmt = 
4117         cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getLimitedValue(~0U);
4118       // Ensure the shift amount is defined and of a byte value.
4119       if ((ShAmt & 7) || (ShAmt > 8*ByteValues.size()))
4120         return true;
4121
4122       unsigned ByteShift = ShAmt >> 3;
4123       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
4124         // X << 2 -> collect(X, +2)
4125         OverallLeftShift += ByteShift;
4126         ByteMask >>= ByteShift;
4127       } else {
4128         // X >>u 2 -> collect(X, -2)
4129         OverallLeftShift -= ByteShift;
4130         ByteMask <<= ByteShift;
4131         ByteMask &= (~0U >> (32-ByteValues.size()));
4132       }
4133
4134       if (OverallLeftShift >= (int)ByteValues.size()) return true;
4135       if (OverallLeftShift <= -(int)ByteValues.size()) return true;
4136
4137       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4138                                ByteValues);
4139     }
4140
4141     // If this is a logical 'and' with a mask that clears bytes, clear the
4142     // corresponding bytes in ByteMask.
4143     if (I->getOpcode() == Instruction::And &&
4144         isa<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
4145       // Scan every byte of the and mask, seeing if the byte is either 0 or 255.
4146       unsigned NumBytes = ByteValues.size();
4147       APInt Byte(I->getType()->getPrimitiveSizeInBits(), 255);
4148       const APInt &AndMask = cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))->getValue();
4149       
4150       for (unsigned i = 0; i != NumBytes; ++i, Byte <<= 8) {
4151         // If this byte is masked out by a later operation, we don't care what
4152         // the and mask is.
4153         if ((ByteMask & (1 << i)) == 0)
4154           continue;
4155         
4156         // If the AndMask is all zeros for this byte, clear the bit.
4157         APInt MaskB = AndMask & Byte;
4158         if (MaskB == 0) {
4159           ByteMask &= ~(1U << i);
4160           continue;
4161         }
4162         
4163         // If the AndMask is not all ones for this byte, it's not a bytezap.
4164         if (MaskB != Byte)
4165           return true;
4166
4167         // Otherwise, this byte is kept.
4168       }
4169
4170       return CollectBSwapParts(I->getOperand(0), OverallLeftShift, ByteMask, 
4171                                ByteValues);
4172     }
4173   }
4174   
4175   // Okay, we got to something that isn't a shift, 'or' or 'and'.  This must be
4176   // the input value to the bswap.  Some observations: 1) if more than one byte
4177   // is demanded from this input, then it could not be successfully assembled
4178   // into a byteswap.  At least one of the two bytes would not be aligned with
4179   // their ultimate destination.
4180   if (!isPowerOf2_32(ByteMask)) return true;
4181   unsigned InputByteNo = CountTrailingZeros_32(ByteMask);
4182   
4183   // 2) The input and ultimate destinations must line up: if byte 3 of an i32
4184   // is demanded, it needs to go into byte 0 of the result.  This means that the
4185   // byte needs to be shifted until it lands in the right byte bucket.  The
4186   // shift amount depends on the position: if the byte is coming from the high
4187   // part of the value (e.g. byte 3) then it must be shifted right.  If from the
4188   // low part, it must be shifted left.
4189   unsigned DestByteNo = InputByteNo + OverallLeftShift;
4190   if (InputByteNo < ByteValues.size()/2) {
4191     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4192       return true;
4193   } else {
4194     if (ByteValues.size()-1-DestByteNo != InputByteNo)
4195       return true;
4196   }
4197   
4198   // If the destination byte value is already defined, the values are or'd
4199   // together, which isn't a bswap (unless it's an or of the same bits).
4200   if (ByteValues[DestByteNo] && ByteValues[DestByteNo] != V)
4201     return true;
4202   ByteValues[DestByteNo] = V;
4203   return false;
4204 }
4205
4206 /// MatchBSwap - Given an OR instruction, check to see if this is a bswap idiom.
4207 /// If so, insert the new bswap intrinsic and return it.
4208 Instruction *InstCombiner::MatchBSwap(BinaryOperator &I) {
4209   const IntegerType *ITy = dyn_cast<IntegerType>(I.getType());
4210   if (!ITy || ITy->getBitWidth() % 16 || 
4211       // ByteMask only allows up to 32-byte values.
4212       ITy->getBitWidth() > 32*8) 
4213     return 0;   // Can only bswap pairs of bytes.  Can't do vectors.
4214   
4215   /// ByteValues - For each byte of the result, we keep track of which value
4216   /// defines each byte.
4217   SmallVector<Value*, 8> ByteValues;
4218   ByteValues.resize(ITy->getBitWidth()/8);
4219     
4220   // Try to find all the pieces corresponding to the bswap.
4221   uint32_t ByteMask = ~0U >> (32-ByteValues.size());
4222   if (CollectBSwapParts(&I, 0, ByteMask, ByteValues))
4223     return 0;
4224   
4225   // Check to see if all of the bytes come from the same value.
4226   Value *V = ByteValues[0];
4227   if (V == 0) return 0;  // Didn't find a byte?  Must be zero.
4228   
4229   // Check to make sure that all of the bytes come from the same value.
4230   for (unsigned i = 1, e = ByteValues.size(); i != e; ++i)
4231     if (ByteValues[i] != V)
4232       return 0;
4233   const Type *Tys[] = { ITy };
4234   Module *M = I.getParent()->getParent()->getParent();
4235   Function *F = Intrinsic::getDeclaration(M, Intrinsic::bswap, Tys, 1);
4236   return CallInst::Create(F, V);
4237 }
4238
4239 /// MatchSelectFromAndOr - We have an expression of the form (A&C)|(B&D).  Check
4240 /// If A is (cond?-1:0) and either B or D is ~(cond?-1,0) or (cond?0,-1), then
4241 /// we can simplify this expression to "cond ? C : D or B".
4242 static Instruction *MatchSelectFromAndOr(Value *A, Value *B,
4243                                          Value *C, Value *D) {
4244   // If A is not a select of -1/0, this cannot match.
4245   Value *Cond = 0;
4246   if (!match(A, m_SelectCst(m_Value(Cond), -1, 0)))
4247     return 0;
4248
4249   // ((cond?-1:0)&C) | (B&(cond?0:-1)) -> cond ? C : B.
4250   if (match(D, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4251     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4252   if (match(D, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4253     return SelectInst::Create(Cond, C, B);
4254   // ((cond?-1:0)&C) | ((cond?0:-1)&D) -> cond ? C : D.
4255   if (match(B, m_SelectCst(m_Specific(Cond), 0, -1)))
4256     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4257   if (match(B, m_Not(m_SelectCst(m_Specific(Cond), -1, 0))))
4258     return SelectInst::Create(Cond, C, D);
4259   return 0;
4260 }
4261
4262 /// FoldOrOfICmps - Fold (icmp)|(icmp) if possible.
4263 Instruction *InstCombiner::FoldOrOfICmps(Instruction &I,
4264                                          ICmpInst *LHS, ICmpInst *RHS) {
4265   Value *Val, *Val2;
4266   ConstantInt *LHSCst, *RHSCst;
4267   ICmpInst::Predicate LHSCC, RHSCC;
4268   
4269   // This only handles icmp of constants: (icmp1 A, C1) | (icmp2 B, C2).
4270   if (!match(LHS, m_ICmp(LHSCC, m_Value(Val), m_ConstantInt(LHSCst))) ||
4271       !match(RHS, m_ICmp(RHSCC, m_Value(Val2), m_ConstantInt(RHSCst))))
4272     return 0;
4273   
4274   // From here on, we only handle:
4275   //    (icmp1 A, C1) | (icmp2 A, C2) --> something simpler.
4276   if (Val != Val2) return 0;
4277   
4278   // ICMP_[US][GL]E X, CST is folded to ICMP_[US][GL]T elsewhere.
4279   if (LHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4280       RHSCC == ICmpInst::ICMP_UGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_ULE ||
4281       LHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || LHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE ||
4282       RHSCC == ICmpInst::ICMP_SGE || RHSCC == ICmpInst::ICMP_SLE)
4283     return 0;
4284   
4285   // We can't fold (ugt x, C) | (sgt x, C2).
4286   if (!PredicatesFoldable(LHSCC, RHSCC))
4287     return 0;
4288   
4289   // Ensure that the larger constant is on the RHS.
4290   bool ShouldSwap;
4291   if (ICmpInst::isSignedPredicate(LHSCC) ||
4292       (ICmpInst::isEquality(LHSCC) && 
4293        ICmpInst::isSignedPredicate(RHSCC)))
4294     ShouldSwap = LHSCst->getValue().sgt(RHSCst->getValue());
4295   else
4296     ShouldSwap = LHSCst->getValue().ugt(RHSCst->getValue());
4297   
4298   if (ShouldSwap) {
4299     std::swap(LHS, RHS);
4300     std::swap(LHSCst, RHSCst);
4301     std::swap(LHSCC, RHSCC);
4302   }
4303   
4304   // At this point, we know we have have two icmp instructions
4305   // comparing a value against two constants and or'ing the result
4306   // together.  Because of the above check, we know that we only have
4307   // ICMP_EQ, ICMP_NE, ICMP_LT, and ICMP_GT here. We also know (from the
4308   // FoldICmpLogical check above), that the two constants are not
4309   // equal.
4310   assert(LHSCst != RHSCst && "Compares not folded above?");
4311
4312   switch (LHSCC) {
4313   default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4314   case ICmpInst::ICMP_EQ:
4315     switch (RHSCC) {
4316     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4317     case ICmpInst::ICMP_EQ:
4318       if (LHSCst == SubOne(RHSCst)) { // (X == 13 | X == 14) -> X-13 <u 2
4319         Constant *AddCST = ConstantExpr::getNeg(LHSCst);
4320         Instruction *Add = BinaryOperator::CreateAdd(Val, AddCST,
4321                                                      Val->getName()+".off");
4322         InsertNewInstBefore(Add, I);
4323         AddCST = Subtract(AddOne(RHSCst), LHSCst);
4324         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Add, AddCST);
4325       }
4326       break;                         // (X == 13 | X == 15) -> no change
4327     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X == 13 | X u> 14) -> no change
4328     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X == 13 | X s> 14) -> no change
4329       break;
4330     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X == 13 | X != 15) -> X != 15
4331     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X == 13 | X u< 15) -> X u< 15
4332     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X == 13 | X s< 15) -> X s< 15
4333       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4334     }
4335     break;
4336   case ICmpInst::ICMP_NE:
4337     switch (RHSCC) {
4338     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4339     case ICmpInst::ICMP_EQ:          // (X != 13 | X == 15) -> X != 13
4340     case ICmpInst::ICMP_UGT:         // (X != 13 | X u> 15) -> X != 13
4341     case ICmpInst::ICMP_SGT:         // (X != 13 | X s> 15) -> X != 13
4342       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4343     case ICmpInst::ICMP_NE:          // (X != 13 | X != 15) -> true
4344     case ICmpInst::ICMP_ULT:         // (X != 13 | X u< 15) -> true
4345     case ICmpInst::ICMP_SLT:         // (X != 13 | X s< 15) -> true
4346       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4347     }
4348     break;
4349   case ICmpInst::ICMP_ULT:
4350     switch (RHSCC) {
4351     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4352     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u< 13 | X == 14) -> no change
4353       break;
4354     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u< 13 | X u> 15) -> (X-13) u> 2
4355       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4356       // this can cause overflow.
4357       if (RHSCst->isMaxValue(false))
4358         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4359       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), false, false, I);
4360     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u< 13 | X s> 15) -> no change
4361       break;
4362     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u< 13 | X != 15) -> X != 15
4363     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u< 13 | X u< 15) -> X u< 15
4364       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4365     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u< 13 | X s< 15) -> no change
4366       break;
4367     }
4368     break;
4369   case ICmpInst::ICMP_SLT:
4370     switch (RHSCC) {
4371     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4372     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s< 13 | X == 14) -> no change
4373       break;
4374     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s< 13 | X s> 15) -> (X-13) s> 2
4375       // If RHSCst is [us]MAXINT, it is always false.  Not handling
4376       // this can cause overflow.
4377       if (RHSCst->isMaxValue(true))
4378         return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4379       return InsertRangeTest(Val, LHSCst, AddOne(RHSCst), true, false, I);
4380     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s< 13 | X u> 15) -> no change
4381       break;
4382     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s< 13 | X != 15) -> X != 15
4383     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s< 13 | X s< 15) -> X s< 15
4384       return ReplaceInstUsesWith(I, RHS);
4385     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s< 13 | X u< 15) -> no change
4386       break;
4387     }
4388     break;
4389   case ICmpInst::ICMP_UGT:
4390     switch (RHSCC) {
4391     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4392     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X u> 13 | X == 15) -> X u> 13
4393     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X u> 13 | X u> 15) -> X u> 13
4394       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4395     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X u> 13 | X s> 15) -> no change
4396       break;
4397     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X u> 13 | X != 15) -> true
4398     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X u> 13 | X u< 15) -> true
4399       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4400     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X u> 13 | X s< 15) -> no change
4401       break;
4402     }
4403     break;
4404   case ICmpInst::ICMP_SGT:
4405     switch (RHSCC) {
4406     default: assert(0 && "Unknown integer condition code!");
4407     case ICmpInst::ICMP_EQ:         // (X s> 13 | X == 15) -> X > 13
4408     case ICmpInst::ICMP_SGT:        // (X s> 13 | X s> 15) -> X > 13
4409       return ReplaceInstUsesWith(I, LHS);
4410     case ICmpInst::ICMP_UGT:        // (X s> 13 | X u> 15) -> no change
4411       break;
4412     case ICmpInst::ICMP_NE:         // (X s> 13 | X != 15) -> true
4413     case ICmpInst::ICMP_SLT:        // (X s> 13 | X s< 15) -> true
4414       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4415     case ICmpInst::ICMP_ULT:        // (X s> 13 | X u< 15) -> no change
4416       break;
4417     }
4418     break;
4419   }
4420   return 0;
4421 }
4422
4423 Instruction *InstCombiner::visitOr(BinaryOperator &I) {
4424   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4425   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4426
4427   if (isa<UndefValue>(Op1))                       // X | undef -> -1
4428     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4429
4430   // or X, X = X
4431   if (Op0 == Op1)
4432     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4433
4434   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4435   // purpose is to compute bits we don't care about.
4436   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4437     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4438     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4439     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4440                              KnownZero, KnownOne))
4441       return &I;
4442   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4443     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X | <0,0> -> X
4444   } else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(Op1)) {
4445     if (CP->isAllOnesValue())            // X | <-1,-1> -> <-1,-1>
4446       return ReplaceInstUsesWith(I, I.getOperand(1));
4447   }
4448     
4449
4450   
4451   // or X, -1 == -1
4452   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4453     ConstantInt *C1 = 0; Value *X = 0;
4454     // (X & C1) | C2 --> (X | C2) & (C1|C2)
4455     if (match(Op0, m_And(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4456       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4457       InsertNewInstBefore(Or, I);
4458       Or->takeName(Op0);
4459       return BinaryOperator::CreateAnd(Or, 
4460                ConstantInt::get(RHS->getValue() | C1->getValue()));
4461     }
4462
4463     // (X ^ C1) | C2 --> (X | C2) ^ (C1&~C2)
4464     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(X), m_ConstantInt(C1))) && isOnlyUse(Op0)) {
4465       Instruction *Or = BinaryOperator::CreateOr(X, RHS);
4466       InsertNewInstBefore(Or, I);
4467       Or->takeName(Op0);
4468       return BinaryOperator::CreateXor(Or,
4469                  ConstantInt::get(C1->getValue() & ~RHS->getValue()));
4470     }
4471
4472     // Try to fold constant and into select arguments.
4473     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4474       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4475         return R;
4476     if (isa<PHINode>(Op0))
4477       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4478         return NV;
4479   }
4480
4481   Value *A = 0, *B = 0;
4482   ConstantInt *C1 = 0, *C2 = 0;
4483
4484   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4485     if (A == Op1 || B == Op1)    // (A & ?) | A  --> A
4486       return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4487   if (match(Op1, m_And(m_Value(A), m_Value(B))))
4488     if (A == Op0 || B == Op0)    // A | (A & ?)  --> A
4489       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4490
4491   // (A | B) | C  and  A | (B | C)                  -> bswap if possible.
4492   // (A >> B) | (C << D)  and  (A << B) | (B >> C)  -> bswap if possible.
4493   if (match(Op0, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4494       match(Op1, m_Or(m_Value(), m_Value())) ||
4495       (match(Op0, m_Shift(m_Value(), m_Value())) &&
4496        match(Op1, m_Shift(m_Value(), m_Value())))) {
4497     if (Instruction *BSwap = MatchBSwap(I))
4498       return BSwap;
4499   }
4500   
4501   // (X^C)|Y -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4502   if (Op0->hasOneUse() && match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4503       MaskedValueIsZero(Op1, C1->getValue())) {
4504     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op1);
4505     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4506     NOr->takeName(Op0);
4507     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4508   }
4509
4510   // Y|(X^C) -> (X|Y)^C iff Y&C == 0
4511   if (Op1->hasOneUse() && match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_ConstantInt(C1))) &&
4512       MaskedValueIsZero(Op0, C1->getValue())) {
4513     Instruction *NOr = BinaryOperator::CreateOr(A, Op0);
4514     InsertNewInstBefore(NOr, I);
4515     NOr->takeName(Op0);
4516     return BinaryOperator::CreateXor(NOr, C1);
4517   }
4518
4519   // (A & C)|(B & D)
4520   Value *C = 0, *D = 0;
4521   if (match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(C))) &&
4522       match(Op1, m_And(m_Value(B), m_Value(D)))) {
4523     Value *V1 = 0, *V2 = 0, *V3 = 0;
4524     C1 = dyn_cast<ConstantInt>(C);
4525     C2 = dyn_cast<ConstantInt>(D);
4526     if (C1 && C2) {  // (A & C1)|(B & C2)
4527       // If we have: ((V + N) & C1) | (V & C2)
4528       // .. and C2 = ~C1 and C2 is 0+1+ and (N & C2) == 0
4529       // replace with V+N.
4530       if (C1->getValue() == ~C2->getValue()) {
4531         if ((C2->getValue() & (C2->getValue()+1)) == 0 && // C2 == 0+1+
4532             match(A, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4533           // Add commutes, try both ways.
4534           if (V1 == B && MaskedValueIsZero(V2, C2->getValue()))
4535             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4536           if (V2 == B && MaskedValueIsZero(V1, C2->getValue()))
4537             return ReplaceInstUsesWith(I, A);
4538         }
4539         // Or commutes, try both ways.
4540         if ((C1->getValue() & (C1->getValue()+1)) == 0 &&
4541             match(B, m_Add(m_Value(V1), m_Value(V2)))) {
4542           // Add commutes, try both ways.
4543           if (V1 == A && MaskedValueIsZero(V2, C1->getValue()))
4544             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4545           if (V2 == A && MaskedValueIsZero(V1, C1->getValue()))
4546             return ReplaceInstUsesWith(I, B);
4547         }
4548       }
4549       V1 = 0; V2 = 0; V3 = 0;
4550     }
4551     
4552     // Check to see if we have any common things being and'ed.  If so, find the
4553     // terms for V1 & (V2|V3).
4554     if (isOnlyUse(Op0) || isOnlyUse(Op1)) {
4555       if (A == B)      // (A & C)|(A & D) == A & (C|D)
4556         V1 = A, V2 = C, V3 = D;
4557       else if (A == D) // (A & C)|(B & A) == A & (B|C)
4558         V1 = A, V2 = B, V3 = C;
4559       else if (C == B) // (A & C)|(C & D) == C & (A|D)
4560         V1 = C, V2 = A, V3 = D;
4561       else if (C == D) // (A & C)|(B & C) == C & (A|B)
4562         V1 = C, V2 = A, V3 = B;
4563       
4564       if (V1) {
4565         Value *Or =
4566           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(V2, V3, "tmp"), I);
4567         return BinaryOperator::CreateAnd(V1, Or);
4568       }
4569     }
4570
4571     // (A & (C0?-1:0)) | (B & ~(C0?-1:0)) ->  C0 ? A : B, and commuted variants
4572     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(A, B, C, D))
4573       return Match;
4574     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(B, A, D, C))
4575       return Match;
4576     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(C, B, A, D))
4577       return Match;
4578     if (Instruction *Match = MatchSelectFromAndOr(D, A, B, C))
4579       return Match;
4580   }
4581   
4582   // (X >> Z) | (Y >> Z)  -> (X|Y) >> Z  for all shifts.
4583   if (BinaryOperator *SI1 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
4584     if (BinaryOperator *SI0 = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
4585       if (SI0->isShift() && SI0->getOpcode() == SI1->getOpcode() && 
4586           SI0->getOperand(1) == SI1->getOperand(1) &&
4587           (SI0->hasOneUse() || SI1->hasOneUse())) {
4588         Instruction *NewOp =
4589         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateOr(SI0->getOperand(0),
4590                                                      SI1->getOperand(0),
4591                                                      SI0->getName()), I);
4592         return BinaryOperator::Create(SI1->getOpcode(), NewOp, 
4593                                       SI1->getOperand(1));
4594       }
4595   }
4596
4597   if (match(Op0, m_Not(m_Value(A)))) {   // ~A | Op1
4598     if (A == Op1)   // ~A | A == -1
4599       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4600   } else {
4601     A = 0;
4602   }
4603   // Note, A is still live here!
4604   if (match(Op1, m_Not(m_Value(B)))) {   // Op0 | ~B
4605     if (Op0 == B)
4606       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4607
4608     // (~A | ~B) == (~(A & B)) - De Morgan's Law
4609     if (A && isOnlyUse(Op0) && isOnlyUse(Op1)) {
4610       Value *And = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(A, B,
4611                                               I.getName()+".demorgan"), I);
4612       return BinaryOperator::CreateNot(And);
4613     }
4614   }
4615
4616   // (icmp1 A, B) | (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4617   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1))) {
4618     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4619       return R;
4620
4621     if (ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(0)))
4622       if (Instruction *Res = FoldOrOfICmps(I, LHS, RHS))
4623         return Res;
4624   }
4625     
4626   // fold (or (cast A), (cast B)) -> (cast (or A, B))
4627   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4628     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4629       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) {// same cast kind ?
4630         if (!isa<ICmpInst>(Op0C->getOperand(0)) ||
4631             !isa<ICmpInst>(Op1C->getOperand(0))) {
4632           const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4633           if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4634               // Only do this if the casts both really cause code to be
4635               // generated.
4636               ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4637                                 I.getType(), TD) &&
4638               ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4639                                 I.getType(), TD)) {
4640             Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateOr(Op0C->getOperand(0),
4641                                                           Op1C->getOperand(0),
4642                                                           I.getName());
4643             InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4644             return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4645           }
4646         }
4647       }
4648   }
4649   
4650     
4651   // (fcmp uno x, c) | (fcmp uno y, c)  -> (fcmp uno x, y)
4652   if (FCmpInst *LHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(0))) {
4653     if (FCmpInst *RHS = dyn_cast<FCmpInst>(I.getOperand(1))) {
4654       if (LHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO &&
4655           RHS->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_UNO && 
4656           LHS->getOperand(0)->getType() == RHS->getOperand(0)->getType()) {
4657         if (ConstantFP *LHSC = dyn_cast<ConstantFP>(LHS->getOperand(1)))
4658           if (ConstantFP *RHSC = dyn_cast<ConstantFP>(RHS->getOperand(1))) {
4659             // If either of the constants are nans, then the whole thing returns
4660             // true.
4661             if (LHSC->getValueAPF().isNaN() || RHSC->getValueAPF().isNaN())
4662               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4663             
4664             // Otherwise, no need to compare the two constants, compare the
4665             // rest.
4666             return new FCmpInst(FCmpInst::FCMP_UNO, LHS->getOperand(0),
4667                                 RHS->getOperand(0));
4668           }
4669       } else {
4670         Value *Op0LHS, *Op0RHS, *Op1LHS, *Op1RHS;
4671         FCmpInst::Predicate Op0CC, Op1CC;
4672         if (match(Op0, m_FCmp(Op0CC, m_Value(Op0LHS), m_Value(Op0RHS))) &&
4673             match(Op1, m_FCmp(Op1CC, m_Value(Op1LHS), m_Value(Op1RHS)))) {
4674           if (Op0LHS == Op1RHS && Op0RHS == Op1LHS) {
4675             // Swap RHS operands to match LHS.
4676             Op1CC = FCmpInst::getSwappedPredicate(Op1CC);
4677             std::swap(Op1LHS, Op1RHS);
4678           }
4679           if (Op0LHS == Op1LHS && Op0RHS == Op1RHS) {
4680             // Simplify (fcmp cc0 x, y) | (fcmp cc1 x, y).
4681             if (Op0CC == Op1CC)
4682               return new FCmpInst((FCmpInst::Predicate)Op0CC, Op0LHS, Op0RHS);
4683             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_TRUE ||
4684                      Op1CC == FCmpInst::FCMP_TRUE)
4685               return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
4686             else if (Op0CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4687               return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);
4688             else if (Op1CC == FCmpInst::FCMP_FALSE)
4689               return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
4690             bool Op0Ordered;
4691             bool Op1Ordered;
4692             unsigned Op0Pred = getFCmpCode(Op0CC, Op0Ordered);
4693             unsigned Op1Pred = getFCmpCode(Op1CC, Op1Ordered);
4694             if (Op0Ordered == Op1Ordered) {
4695               // If both are ordered or unordered, return a new fcmp with
4696               // or'ed predicates.
4697               Value *RV = getFCmpValue(Op0Ordered, Op0Pred|Op1Pred,
4698                                        Op0LHS, Op0RHS);
4699               if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(RV))
4700                 return I;
4701               // Otherwise, it's a constant boolean value...
4702               return ReplaceInstUsesWith(I, RV);
4703             }
4704           }
4705         }
4706       }
4707     }
4708   }
4709
4710   return Changed ? &I : 0;
4711 }
4712
4713 namespace {
4714
4715 // XorSelf - Implements: X ^ X --> 0
4716 struct XorSelf {
4717   Value *RHS;
4718   XorSelf(Value *rhs) : RHS(rhs) {}
4719   bool shouldApply(Value *LHS) const { return LHS == RHS; }
4720   Instruction *apply(BinaryOperator &Xor) const {
4721     return &Xor;
4722   }
4723 };
4724
4725 }
4726
4727 Instruction *InstCombiner::visitXor(BinaryOperator &I) {
4728   bool Changed = SimplifyCommutative(I);
4729   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
4730
4731   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
4732     if (isa<UndefValue>(Op0))
4733       // Handle undef ^ undef -> 0 special case. This is a common
4734       // idiom (misuse).
4735       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4736     return ReplaceInstUsesWith(I, Op1);  // X ^ undef -> undef
4737   }
4738
4739   // xor X, X = 0, even if X is nested in a sequence of Xor's.
4740   if (Instruction *Result = AssociativeOpt(I, XorSelf(Op1))) {
4741     assert(Result == &I && "AssociativeOpt didn't work?"); Result=Result;
4742     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
4743   }
4744   
4745   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
4746   // purpose is to compute bits we don't care about.
4747   if (!isa<VectorType>(I.getType())) {
4748     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(I.getType())->getBitWidth();
4749     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
4750     if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
4751                              KnownZero, KnownOne))
4752       return &I;
4753   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(Op1)) {
4754     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);  // X ^ <0,0> -> X
4755   }
4756
4757   // Is this a ~ operation?
4758   if (Value *NotOp = dyn_castNotVal(&I)) {
4759     // ~(~X & Y) --> (X | ~Y) - De Morgan's Law
4760     // ~(~X | Y) === (X & ~Y) - De Morgan's Law
4761     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(NotOp)) {
4762       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And || 
4763           Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4764         if (dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(1))) Op0I->swapOperands();
4765         if (Value *Op0NotVal = dyn_castNotVal(Op0I->getOperand(0))) {
4766           Instruction *NotY =
4767             BinaryOperator::CreateNot(Op0I->getOperand(1),
4768                                       Op0I->getOperand(1)->getName()+".not");
4769           InsertNewInstBefore(NotY, I);
4770           if (Op0I->getOpcode() == Instruction::And)
4771             return BinaryOperator::CreateOr(Op0NotVal, NotY);
4772           else
4773             return BinaryOperator::CreateAnd(Op0NotVal, NotY);
4774         }
4775       }
4776     }
4777   }
4778   
4779   
4780   if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
4781     // xor (cmp A, B), true = not (cmp A, B) = !cmp A, B
4782     if (RHS == ConstantInt::getTrue() && Op0->hasOneUse()) {
4783       if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Op0))
4784         return new ICmpInst(ICI->getInversePredicate(),
4785                             ICI->getOperand(0), ICI->getOperand(1));
4786
4787       if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(Op0))
4788         return new FCmpInst(FCI->getInversePredicate(),
4789                             FCI->getOperand(0), FCI->getOperand(1));
4790     }
4791
4792     // fold (xor(zext(cmp)), 1) and (xor(sext(cmp)), -1) to ext(!cmp).
4793     if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4794       if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(Op0C->getOperand(0))) {
4795         if (CI->hasOneUse() && Op0C->hasOneUse()) {
4796           Instruction::CastOps Opcode = Op0C->getOpcode();
4797           if (Opcode == Instruction::ZExt || Opcode == Instruction::SExt) {
4798             if (RHS == ConstantExpr::getCast(Opcode, ConstantInt::getTrue(),
4799                                              Op0C->getDestTy())) {
4800               Instruction *NewCI = InsertNewInstBefore(CmpInst::Create(
4801                                      CI->getOpcode(), CI->getInversePredicate(),
4802                                      CI->getOperand(0), CI->getOperand(1)), I);
4803               NewCI->takeName(CI);
4804               return CastInst::Create(Opcode, NewCI, Op0C->getType());
4805             }
4806           }
4807         }
4808       }
4809     }
4810
4811     if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
4812       // ~(c-X) == X-c-1 == X+(-c-1)
4813       if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Sub && RHS->isAllOnesValue())
4814         if (Constant *Op0I0C = dyn_cast<Constant>(Op0I->getOperand(0))) {
4815           Constant *NegOp0I0C = ConstantExpr::getNeg(Op0I0C);
4816           Constant *ConstantRHS = ConstantExpr::getSub(NegOp0I0C,
4817                                               ConstantInt::get(I.getType(), 1));
4818           return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(1), ConstantRHS);
4819         }
4820           
4821       if (ConstantInt *Op0CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
4822         if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Add) {
4823           // ~(X-c) --> (-c-1)-X
4824           if (RHS->isAllOnesValue()) {
4825             Constant *NegOp0CI = ConstantExpr::getNeg(Op0CI);
4826             return BinaryOperator::CreateSub(
4827                            ConstantExpr::getSub(NegOp0CI,
4828                                              ConstantInt::get(I.getType(), 1)),
4829                                           Op0I->getOperand(0));
4830           } else if (RHS->getValue().isSignBit()) {
4831             // (X + C) ^ signbit -> (X + C + signbit)
4832             Constant *C = ConstantInt::get(RHS->getValue() + Op0CI->getValue());
4833             return BinaryOperator::CreateAdd(Op0I->getOperand(0), C);
4834
4835           }
4836         } else if (Op0I->getOpcode() == Instruction::Or) {
4837           // (X|C1)^C2 -> X^(C1|C2) iff X&~C1 == 0
4838           if (MaskedValueIsZero(Op0I->getOperand(0), Op0CI->getValue())) {
4839             Constant *NewRHS = ConstantExpr::getOr(Op0CI, RHS);
4840             // Anything in both C1 and C2 is known to be zero, remove it from
4841             // NewRHS.
4842             Constant *CommonBits = And(Op0CI, RHS);
4843             NewRHS = ConstantExpr::getAnd(NewRHS, 
4844                                           ConstantExpr::getNot(CommonBits));
4845             AddToWorkList(Op0I);
4846             I.setOperand(0, Op0I->getOperand(0));
4847             I.setOperand(1, NewRHS);
4848             return &I;
4849           }
4850         }
4851       }
4852     }
4853
4854     // Try to fold constant and into select arguments.
4855     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
4856       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
4857         return R;
4858     if (isa<PHINode>(Op0))
4859       if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
4860         return NV;
4861   }
4862
4863   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op0))   // ~A ^ A == -1
4864     if (X == Op1)
4865       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4866
4867   if (Value *X = dyn_castNotVal(Op1))   // A ^ ~A == -1
4868     if (X == Op0)
4869       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getAllOnesValue(I.getType()));
4870
4871   
4872   BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1);
4873   if (Op1I) {
4874     Value *A, *B;
4875     if (match(Op1I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B)))) {
4876       if (A == Op0) {              // B^(B|A) == (A|B)^B
4877         Op1I->swapOperands();
4878         I.swapOperands();
4879         std::swap(Op0, Op1);
4880       } else if (B == Op0) {       // B^(A|B) == (A|B)^B
4881         I.swapOperands();     // Simplified below.
4882         std::swap(Op0, Op1);
4883       }
4884     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Specific(Op0), m_Value(B)))) {
4885       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // A^(A^B) == B
4886     } else if (match(Op1I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op0)))) {
4887       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // A^(B^A) == B
4888     } else if (match(Op1I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op1I->hasOneUse()){
4889       if (A == Op0) {                                      // A^(A&B) -> A^(B&A)
4890         Op1I->swapOperands();
4891         std::swap(A, B);
4892       }
4893       if (B == Op0) {                                      // A^(B&A) -> (B&A)^A
4894         I.swapOperands();     // Simplified below.
4895         std::swap(Op0, Op1);
4896       }
4897     }
4898   }
4899   
4900   BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
4901   if (Op0I) {
4902     Value *A, *B;
4903     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()) {
4904       if (A == Op1)                                  // (B|A)^B == (A|B)^B
4905         std::swap(A, B);
4906       if (B == Op1) {                                // (A|B)^B == A & ~B
4907         Instruction *NotB =
4908           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(Op1, "tmp"), I);
4909         return BinaryOperator::CreateAnd(A, NotB);
4910       }
4911     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Specific(Op1), m_Value(B)))) {
4912       return ReplaceInstUsesWith(I, B);                      // (A^B)^A == B
4913     } else if (match(Op0I, m_Xor(m_Value(A), m_Specific(Op1)))) {
4914       return ReplaceInstUsesWith(I, A);                      // (B^A)^A == B
4915     } else if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && Op0I->hasOneUse()){
4916       if (A == Op1)                                        // (A&B)^A -> (B&A)^A
4917         std::swap(A, B);
4918       if (B == Op1 &&                                      // (B&A)^A == ~B & A
4919           !isa<ConstantInt>(Op1)) {  // Canonical form is (B&C)^C
4920         Instruction *N =
4921           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(A, "tmp"), I);
4922         return BinaryOperator::CreateAnd(N, Op1);
4923       }
4924     }
4925   }
4926   
4927   // (X >> Z) ^ (Y >> Z)  -> (X^Y) >> Z  for all shifts.
4928   if (Op0I && Op1I && Op0I->isShift() && 
4929       Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && 
4930       Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
4931       (Op1I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse())) {
4932     Instruction *NewOp =
4933       InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Op0I->getOperand(0),
4934                                                     Op1I->getOperand(0),
4935                                                     Op0I->getName()), I);
4936     return BinaryOperator::Create(Op1I->getOpcode(), NewOp, 
4937                                   Op1I->getOperand(1));
4938   }
4939     
4940   if (Op0I && Op1I) {
4941     Value *A, *B, *C, *D;
4942     // (A & B)^(A | B) -> A ^ B
4943     if (match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4944         match(Op1I, m_Or(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4945       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4946         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4947     }
4948     // (A | B)^(A & B) -> A ^ B
4949     if (match(Op0I, m_Or(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4950         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4951       if ((A == C && B == D) || (A == D && B == C)) 
4952         return BinaryOperator::CreateXor(A, B);
4953     }
4954     
4955     // (A & B)^(C & D)
4956     if ((Op0I->hasOneUse() || Op1I->hasOneUse()) &&
4957         match(Op0I, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) &&
4958         match(Op1I, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
4959       // (X & Y)^(X & Y) -> (Y^Z) & X
4960       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
4961       if (A == C)
4962         X = A, Y = B, Z = D;
4963       else if (A == D)
4964         X = A, Y = B, Z = C;
4965       else if (B == C)
4966         X = B, Y = A, Z = D;
4967       else if (B == D)
4968         X = B, Y = A, Z = C;
4969       
4970       if (X) {
4971         Instruction *NewOp =
4972         InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(Y, Z, Op0->getName()), I);
4973         return BinaryOperator::CreateAnd(NewOp, X);
4974       }
4975     }
4976   }
4977     
4978   // (icmp1 A, B) ^ (icmp2 A, B) --> (icmp3 A, B)
4979   if (ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(I.getOperand(1)))
4980     if (Instruction *R = AssociativeOpt(I, FoldICmpLogical(*this, RHS)))
4981       return R;
4982
4983   // fold (xor (cast A), (cast B)) -> (cast (xor A, B))
4984   if (CastInst *Op0C = dyn_cast<CastInst>(Op0)) {
4985     if (CastInst *Op1C = dyn_cast<CastInst>(Op1))
4986       if (Op0C->getOpcode() == Op1C->getOpcode()) { // same cast kind?
4987         const Type *SrcTy = Op0C->getOperand(0)->getType();
4988         if (SrcTy == Op1C->getOperand(0)->getType() && SrcTy->isInteger() &&
4989             // Only do this if the casts both really cause code to be generated.
4990             ValueRequiresCast(Op0C->getOpcode(), Op0C->getOperand(0), 
4991                               I.getType(), TD) &&
4992             ValueRequiresCast(Op1C->getOpcode(), Op1C->getOperand(0), 
4993                               I.getType(), TD)) {
4994           Instruction *NewOp = BinaryOperator::CreateXor(Op0C->getOperand(0),
4995                                                          Op1C->getOperand(0),
4996                                                          I.getName());
4997           InsertNewInstBefore(NewOp, I);
4998           return CastInst::Create(Op0C->getOpcode(), NewOp, I.getType());
4999         }
5000       }
5001   }
5002
5003   return Changed ? &I : 0;
5004 }
5005
5006 /// AddWithOverflow - Compute Result = In1+In2, returning true if the result
5007 /// overflowed for this type.
5008 static bool AddWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5009                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5010   Result = cast<ConstantInt>(Add(In1, In2));
5011
5012   if (IsSigned)
5013     if (In2->getValue().isNegative())
5014       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5015     else
5016       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5017   else
5018     return Result->getValue().ult(In1->getValue());
5019 }
5020
5021 /// SubWithOverflow - Compute Result = In1-In2, returning true if the result
5022 /// overflowed for this type.
5023 static bool SubWithOverflow(ConstantInt *&Result, ConstantInt *In1,
5024                             ConstantInt *In2, bool IsSigned = false) {
5025   Result = cast<ConstantInt>(Subtract(In1, In2));
5026
5027   if (IsSigned)
5028     if (In2->getValue().isNegative())
5029       return Result->getValue().slt(In1->getValue());
5030     else
5031       return Result->getValue().sgt(In1->getValue());
5032   else
5033     return Result->getValue().ugt(In1->getValue());
5034 }
5035
5036 /// EmitGEPOffset - Given a getelementptr instruction/constantexpr, emit the
5037 /// code necessary to compute the offset from the base pointer (without adding
5038 /// in the base pointer).  Return the result as a signed integer of intptr size.
5039 static Value *EmitGEPOffset(User *GEP, Instruction &I, InstCombiner &IC) {
5040   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5041   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5042   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5043   Value *Result = Constant::getNullValue(IntPtrTy);
5044
5045   // Build a mask for high order bits.
5046   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5047   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5048
5049   for (User::op_iterator i = GEP->op_begin() + 1, e = GEP->op_end(); i != e;
5050        ++i, ++GTI) {
5051     Value *Op = *i;
5052     uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType()) & PtrSizeMask;
5053     if (ConstantInt *OpC = dyn_cast<ConstantInt>(Op)) {
5054       if (OpC->isZero()) continue;
5055       
5056       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5057       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5058         Size = TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(OpC->getZExtValue());
5059         
5060         if (ConstantInt *RC = dyn_cast<ConstantInt>(Result))
5061           Result = ConstantInt::get(RC->getValue() + APInt(IntPtrWidth, Size));
5062         else
5063           Result = IC.InsertNewInstBefore(
5064                    BinaryOperator::CreateAdd(Result,
5065                                              ConstantInt::get(IntPtrTy, Size),
5066                                              GEP->getName()+".offs"), I);
5067         continue;
5068       }
5069       
5070       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5071       Constant *OC = ConstantExpr::getIntegerCast(OpC, IntPtrTy, true /*SExt*/);
5072       Scale = ConstantExpr::getMul(OC, Scale);
5073       if (Constant *RC = dyn_cast<Constant>(Result))
5074         Result = ConstantExpr::getAdd(RC, Scale);
5075       else {
5076         // Emit an add instruction.
5077         Result = IC.InsertNewInstBefore(
5078            BinaryOperator::CreateAdd(Result, Scale,
5079                                      GEP->getName()+".offs"), I);
5080       }
5081       continue;
5082     }
5083     // Convert to correct type.
5084     if (Op->getType() != IntPtrTy) {
5085       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5086         Op = ConstantExpr::getSExt(OpC, IntPtrTy);
5087       else
5088         Op = IC.InsertNewInstBefore(new SExtInst(Op, IntPtrTy,
5089                                                  Op->getName()+".c"), I);
5090     }
5091     if (Size != 1) {
5092       Constant *Scale = ConstantInt::get(IntPtrTy, Size);
5093       if (Constant *OpC = dyn_cast<Constant>(Op))
5094         Op = ConstantExpr::getMul(OpC, Scale);
5095       else    // We'll let instcombine(mul) convert this to a shl if possible.
5096         Op = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateMul(Op, Scale,
5097                                                   GEP->getName()+".idx"), I);
5098     }
5099
5100     // Emit an add instruction.
5101     if (isa<Constant>(Op) && isa<Constant>(Result))
5102       Result = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(Op),
5103                                     cast<Constant>(Result));
5104     else
5105       Result = IC.InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAdd(Op, Result,
5106                                                   GEP->getName()+".offs"), I);
5107   }
5108   return Result;
5109 }
5110
5111
5112 /// EvaluateGEPOffsetExpression - Return an value that can be used to compare of
5113 /// the *offset* implied by GEP to zero.  For example, if we have &A[i], we want
5114 /// to return 'i' for "icmp ne i, 0".  Note that, in general, indices can be
5115 /// complex, and scales are involved.  The above expression would also be legal
5116 /// to codegen as "icmp ne (i*4), 0" (assuming A is a pointer to i32).  This
5117 /// later form is less amenable to optimization though, and we are allowed to
5118 /// generate the first by knowing that pointer arithmetic doesn't overflow.
5119 ///
5120 /// If we can't emit an optimized form for this expression, this returns null.
5121 /// 
5122 static Value *EvaluateGEPOffsetExpression(User *GEP, Instruction &I,
5123                                           InstCombiner &IC) {
5124   TargetData &TD = IC.getTargetData();
5125   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
5126
5127   // Check to see if this gep only has a single variable index.  If so, and if
5128   // any constant indices are a multiple of its scale, then we can compute this
5129   // in terms of the scale of the variable index.  For example, if the GEP
5130   // implies an offset of "12 + i*4", then we can codegen this as "3 + i",
5131   // because the expression will cross zero at the same point.
5132   unsigned i, e = GEP->getNumOperands();
5133   int64_t Offset = 0;
5134   for (i = 1; i != e; ++i, ++GTI) {
5135     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i))) {
5136       // Compute the aggregate offset of constant indices.
5137       if (CI->isZero()) continue;
5138
5139       // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5140       if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5141         Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5142       } else {
5143         uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5144         Offset += Size*CI->getSExtValue();
5145       }
5146     } else {
5147       // Found our variable index.
5148       break;
5149     }
5150   }
5151   
5152   // If there are no variable indices, we must have a constant offset, just
5153   // evaluate it the general way.
5154   if (i == e) return 0;
5155   
5156   Value *VariableIdx = GEP->getOperand(i);
5157   // Determine the scale factor of the variable element.  For example, this is
5158   // 4 if the variable index is into an array of i32.
5159   uint64_t VariableScale = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5160   
5161   // Verify that there are no other variable indices.  If so, emit the hard way.
5162   for (++i, ++GTI; i != e; ++i, ++GTI) {
5163     ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP->getOperand(i));
5164     if (!CI) return 0;
5165    
5166     // Compute the aggregate offset of constant indices.
5167     if (CI->isZero()) continue;
5168     
5169     // Handle a struct index, which adds its field offset to the pointer.
5170     if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(*GTI)) {
5171       Offset += TD.getStructLayout(STy)->getElementOffset(CI->getZExtValue());
5172     } else {
5173       uint64_t Size = TD.getABITypeSize(GTI.getIndexedType());
5174       Offset += Size*CI->getSExtValue();
5175     }
5176   }
5177   
5178   // Okay, we know we have a single variable index, which must be a
5179   // pointer/array/vector index.  If there is no offset, life is simple, return
5180   // the index.
5181   unsigned IntPtrWidth = TD.getPointerSizeInBits();
5182   if (Offset == 0) {
5183     // Cast to intptrty in case a truncation occurs.  If an extension is needed,
5184     // we don't need to bother extending: the extension won't affect where the
5185     // computation crosses zero.
5186     if (VariableIdx->getType()->getPrimitiveSizeInBits() > IntPtrWidth)
5187       VariableIdx = new TruncInst(VariableIdx, TD.getIntPtrType(),
5188                                   VariableIdx->getNameStart(), &I);
5189     return VariableIdx;
5190   }
5191   
5192   // Otherwise, there is an index.  The computation we will do will be modulo
5193   // the pointer size, so get it.
5194   uint64_t PtrSizeMask = ~0ULL >> (64-IntPtrWidth);
5195   
5196   Offset &= PtrSizeMask;
5197   VariableScale &= PtrSizeMask;
5198
5199   // To do this transformation, any constant index must be a multiple of the
5200   // variable scale factor.  For example, we can evaluate "12 + 4*i" as "3 + i",
5201   // but we can't evaluate "10 + 3*i" in terms of i.  Check that the offset is a
5202   // multiple of the variable scale.
5203   int64_t NewOffs = Offset / (int64_t)VariableScale;
5204   if (Offset != NewOffs*(int64_t)VariableScale)
5205     return 0;
5206
5207   // Okay, we can do this evaluation.  Start by converting the index to intptr.
5208   const Type *IntPtrTy = TD.getIntPtrType();
5209   if (VariableIdx->getType() != IntPtrTy)
5210     VariableIdx = CastInst::CreateIntegerCast(VariableIdx, IntPtrTy,
5211                                               true /*SExt*/, 
5212                                               VariableIdx->getNameStart(), &I);
5213   Constant *OffsetVal = ConstantInt::get(IntPtrTy, NewOffs);
5214   return BinaryOperator::CreateAdd(VariableIdx, OffsetVal, "offset", &I);
5215 }
5216
5217
5218 /// FoldGEPICmp - Fold comparisons between a GEP instruction and something
5219 /// else.  At this point we know that the GEP is on the LHS of the comparison.
5220 Instruction *InstCombiner::FoldGEPICmp(User *GEPLHS, Value *RHS,
5221                                        ICmpInst::Predicate Cond,
5222                                        Instruction &I) {
5223   assert(dyn_castGetElementPtr(GEPLHS) && "LHS is not a getelementptr!");
5224
5225   // Look through bitcasts.
5226   if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(RHS))
5227     RHS = BCI->getOperand(0);
5228
5229   Value *PtrBase = GEPLHS->getOperand(0);
5230   if (PtrBase == RHS) {
5231     // ((gep Ptr, OFFSET) cmp Ptr)   ---> (OFFSET cmp 0).
5232     // This transformation (ignoring the base and scales) is valid because we
5233     // know pointers can't overflow.  See if we can output an optimized form.
5234     Value *Offset = EvaluateGEPOffsetExpression(GEPLHS, I, *this);
5235     
5236     // If not, synthesize the offset the hard way.
5237     if (Offset == 0)
5238       Offset = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5239     return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), Offset,
5240                         Constant::getNullValue(Offset->getType()));
5241   } else if (User *GEPRHS = dyn_castGetElementPtr(RHS)) {
5242     // If the base pointers are different, but the indices are the same, just
5243     // compare the base pointer.
5244     if (PtrBase != GEPRHS->getOperand(0)) {
5245       bool IndicesTheSame = GEPLHS->getNumOperands()==GEPRHS->getNumOperands();
5246       IndicesTheSame &= GEPLHS->getOperand(0)->getType() ==
5247                         GEPRHS->getOperand(0)->getType();
5248       if (IndicesTheSame)
5249         for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5250           if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5251             IndicesTheSame = false;
5252             break;
5253           }
5254
5255       // If all indices are the same, just compare the base pointers.
5256       if (IndicesTheSame)
5257         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), 
5258                             GEPLHS->getOperand(0), GEPRHS->getOperand(0));
5259
5260       // Otherwise, the base pointers are different and the indices are
5261       // different, bail out.
5262       return 0;
5263     }
5264
5265     // If one of the GEPs has all zero indices, recurse.
5266     bool AllZeros = true;
5267     for (unsigned i = 1, e = GEPLHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5268       if (!isa<Constant>(GEPLHS->getOperand(i)) ||
5269           !cast<Constant>(GEPLHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5270         AllZeros = false;
5271         break;
5272       }
5273     if (AllZeros)
5274       return FoldGEPICmp(GEPRHS, GEPLHS->getOperand(0),
5275                           ICmpInst::getSwappedPredicate(Cond), I);
5276
5277     // If the other GEP has all zero indices, recurse.
5278     AllZeros = true;
5279     for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5280       if (!isa<Constant>(GEPRHS->getOperand(i)) ||
5281           !cast<Constant>(GEPRHS->getOperand(i))->isNullValue()) {
5282         AllZeros = false;
5283         break;
5284       }
5285     if (AllZeros)
5286       return FoldGEPICmp(GEPLHS, GEPRHS->getOperand(0), Cond, I);
5287
5288     if (GEPLHS->getNumOperands() == GEPRHS->getNumOperands()) {
5289       // If the GEPs only differ by one index, compare it.
5290       unsigned NumDifferences = 0;  // Keep track of # differences.
5291       unsigned DiffOperand = 0;     // The operand that differs.
5292       for (unsigned i = 1, e = GEPRHS->getNumOperands(); i != e; ++i)
5293         if (GEPLHS->getOperand(i) != GEPRHS->getOperand(i)) {
5294           if (GEPLHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits() !=
5295                    GEPRHS->getOperand(i)->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
5296             // Irreconcilable differences.
5297             NumDifferences = 2;
5298             break;
5299           } else {
5300             if (NumDifferences++) break;
5301             DiffOperand = i;
5302           }
5303         }
5304
5305       if (NumDifferences == 0)   // SAME GEP?
5306         return ReplaceInstUsesWith(I, // No comparison is needed here.
5307                                    ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5308                                              ICmpInst::isTrueWhenEqual(Cond)));
5309
5310       else if (NumDifferences == 1) {
5311         Value *LHSV = GEPLHS->getOperand(DiffOperand);
5312         Value *RHSV = GEPRHS->getOperand(DiffOperand);
5313         // Make sure we do a signed comparison here.
5314         return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), LHSV, RHSV);
5315       }
5316     }
5317
5318     // Only lower this if the icmp is the only user of the GEP or if we expect
5319     // the result to fold to a constant!
5320     if ((isa<ConstantExpr>(GEPLHS) || GEPLHS->hasOneUse()) &&
5321         (isa<ConstantExpr>(GEPRHS) || GEPRHS->hasOneUse())) {
5322       // ((gep Ptr, OFFSET1) cmp (gep Ptr, OFFSET2)  --->  (OFFSET1 cmp OFFSET2)
5323       Value *L = EmitGEPOffset(GEPLHS, I, *this);
5324       Value *R = EmitGEPOffset(GEPRHS, I, *this);
5325       return new ICmpInst(ICmpInst::getSignedPredicate(Cond), L, R);
5326     }
5327   }
5328   return 0;
5329 }
5330
5331 /// FoldFCmp_IntToFP_Cst - Fold fcmp ([us]itofp x, cst) if possible.
5332 ///
5333 Instruction *InstCombiner::FoldFCmp_IntToFP_Cst(FCmpInst &I,
5334                                                 Instruction *LHSI,
5335                                                 Constant *RHSC) {
5336   if (!isa<ConstantFP>(RHSC)) return 0;
5337   const APFloat &RHS = cast<ConstantFP>(RHSC)->getValueAPF();
5338   
5339   // Get the width of the mantissa.  We don't want to hack on conversions that
5340   // might lose information from the integer, e.g. "i64 -> float"
5341   int MantissaWidth = LHSI->getType()->getFPMantissaWidth();
5342   if (MantissaWidth == -1) return 0;  // Unknown.
5343   
5344   // Check to see that the input is converted from an integer type that is small
5345   // enough that preserves all bits.  TODO: check here for "known" sign bits.
5346   // This would allow us to handle (fptosi (x >>s 62) to float) if x is i64 f.e.
5347   unsigned InputSize = LHSI->getOperand(0)->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
5348   
5349   // If this is a uitofp instruction, we need an extra bit to hold the sign.
5350   bool LHSUnsigned = isa<UIToFPInst>(LHSI);
5351   if (LHSUnsigned)
5352     ++InputSize;
5353   
5354   // If the conversion would lose info, don't hack on this.
5355   if ((int)InputSize > MantissaWidth)
5356     return 0;
5357   
5358   // Otherwise, we can potentially simplify the comparison.  We know that it
5359   // will always come through as an integer value and we know the constant is
5360   // not a NAN (it would have been previously simplified).
5361   assert(!RHS.isNaN() && "NaN comparison not already folded!");
5362   
5363   ICmpInst::Predicate Pred;
5364   switch (I.getPredicate()) {
5365   default: assert(0 && "Unexpected predicate!");
5366   case FCmpInst::FCMP_UEQ:
5367   case FCmpInst::FCMP_OEQ:
5368     Pred = ICmpInst::ICMP_EQ;
5369     break;
5370   case FCmpInst::FCMP_UGT:
5371   case FCmpInst::FCMP_OGT:
5372     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGT : ICmpInst::ICMP_SGT;
5373     break;
5374   case FCmpInst::FCMP_UGE:
5375   case FCmpInst::FCMP_OGE:
5376     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_SGE;
5377     break;
5378   case FCmpInst::FCMP_ULT:
5379   case FCmpInst::FCMP_OLT:
5380     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULT : ICmpInst::ICMP_SLT;
5381     break;
5382   case FCmpInst::FCMP_ULE:
5383   case FCmpInst::FCMP_OLE:
5384     Pred = LHSUnsigned ? ICmpInst::ICMP_ULE : ICmpInst::ICMP_SLE;
5385     break;
5386   case FCmpInst::FCMP_UNE:
5387   case FCmpInst::FCMP_ONE:
5388     Pred = ICmpInst::ICMP_NE;
5389     break;
5390   case FCmpInst::FCMP_ORD:
5391     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5392   case FCmpInst::FCMP_UNO:
5393     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5394   }
5395   
5396   const IntegerType *IntTy = cast<IntegerType>(LHSI->getOperand(0)->getType());
5397   
5398   // Now we know that the APFloat is a normal number, zero or inf.
5399   
5400   // See if the FP constant is too large for the integer.  For example,
5401   // comparing an i8 to 300.0.
5402   unsigned IntWidth = IntTy->getPrimitiveSizeInBits();
5403   
5404   if (!LHSUnsigned) {
5405     // If the RHS value is > SignedMax, fold the comparison.  This handles +INF
5406     // and large values.
5407     APFloat SMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5408     SMax.convertFromAPInt(APInt::getSignedMaxValue(IntWidth), true,
5409                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5410     if (SMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // smax < 13123.0
5411       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_SLT ||
5412           Pred == ICmpInst::ICMP_SLE)
5413         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5414       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5415     }
5416   } else {
5417     // If the RHS value is > UnsignedMax, fold the comparison. This handles
5418     // +INF and large values.
5419     APFloat UMax(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5420     UMax.convertFromAPInt(APInt::getMaxValue(IntWidth), false,
5421                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5422     if (UMax.compare(RHS) == APFloat::cmpLessThan) {  // umax < 13123.0
5423       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE  || Pred == ICmpInst::ICMP_ULT ||
5424           Pred == ICmpInst::ICMP_ULE)
5425         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5426       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5427     }
5428   }
5429   
5430   if (!LHSUnsigned) {
5431     // See if the RHS value is < SignedMin.
5432     APFloat SMin(RHS.getSemantics(), APFloat::fcZero, false);
5433     SMin.convertFromAPInt(APInt::getSignedMinValue(IntWidth), true,
5434                           APFloat::rmNearestTiesToEven);
5435     if (SMin.compare(RHS) == APFloat::cmpGreaterThan) { // smin > 12312.0
5436       if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE || Pred == ICmpInst::ICMP_SGT ||
5437           Pred == ICmpInst::ICMP_SGE)
5438         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5439       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5440     }
5441   }
5442
5443   // Okay, now we know that the FP constant fits in the range [SMIN, SMAX] or
5444   // [0, UMAX], but it may still be fractional.  See if it is fractional by
5445   // casting the FP value to the integer value and back, checking for equality.
5446   // Don't do this for zero, because -0.0 is not fractional.
5447   Constant *RHSInt = ConstantExpr::getFPToSI(RHSC, IntTy);
5448   if (!RHS.isZero() &&
5449       ConstantExpr::getSIToFP(RHSInt, RHSC->getType()) != RHSC) {
5450     // If we had a comparison against a fractional value, we have to adjust the
5451     // compare predicate and sometimes the value.  RHSC is rounded towards zero
5452     // at this point.
5453     switch (Pred) {
5454     default: assert(0 && "Unexpected integer comparison!");
5455     case ICmpInst::ICMP_NE:  // (float)int != 4.4   --> true
5456       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5457     case ICmpInst::ICMP_EQ:  // (float)int == 4.4   --> false
5458       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5459     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5460       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5461       // (float)int <= -4.4  --> false
5462       if (RHS.isNegative())
5463         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5464       break;
5465     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5466       // (float)int <= 4.4   --> int <= 4
5467       // (float)int <= -4.4  --> int < -4
5468       if (RHS.isNegative())
5469         Pred = ICmpInst::ICMP_SLT;
5470       break;
5471     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5472       // (float)int < -4.4   --> false
5473       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5474       if (RHS.isNegative())
5475         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5476       Pred = ICmpInst::ICMP_ULE;
5477       break;
5478     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5479       // (float)int < -4.4   --> int < -4
5480       // (float)int < 4.4    --> int <= 4
5481       if (!RHS.isNegative())
5482         Pred = ICmpInst::ICMP_SLE;
5483       break;
5484     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5485       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5486       // (float)int > -4.4   --> true
5487       if (RHS.isNegative())
5488         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5489       break;
5490     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5491       // (float)int > 4.4    --> int > 4
5492       // (float)int > -4.4   --> int >= -4
5493       if (RHS.isNegative())
5494         Pred = ICmpInst::ICMP_SGE;
5495       break;
5496     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5497       // (float)int >= -4.4   --> true
5498       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5499       if (!RHS.isNegative())
5500         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5501       Pred = ICmpInst::ICMP_UGT;
5502       break;
5503     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5504       // (float)int >= -4.4   --> int >= -4
5505       // (float)int >= 4.4    --> int > 4
5506       if (!RHS.isNegative())
5507         Pred = ICmpInst::ICMP_SGT;
5508       break;
5509     }
5510   }
5511
5512   // Lower this FP comparison into an appropriate integer version of the
5513   // comparison.
5514   return new ICmpInst(Pred, LHSI->getOperand(0), RHSInt);
5515 }
5516
5517 Instruction *InstCombiner::visitFCmpInst(FCmpInst &I) {
5518   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5519   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5520
5521   // Fold trivial predicates.
5522   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_FALSE)
5523     return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Type::Int1Ty));
5524   if (I.getPredicate() == FCmpInst::FCMP_TRUE)
5525     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5526   
5527   // Simplify 'fcmp pred X, X'
5528   if (Op0 == Op1) {
5529     switch (I.getPredicate()) {
5530     default: assert(0 && "Unknown predicate!");
5531     case FCmpInst::FCMP_UEQ:    // True if unordered or equal
5532     case FCmpInst::FCMP_UGE:    // True if unordered, greater than, or equal
5533     case FCmpInst::FCMP_ULE:    // True if unordered, less than, or equal
5534       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5535     case FCmpInst::FCMP_OGT:    // True if ordered and greater than
5536     case FCmpInst::FCMP_OLT:    // True if ordered and less than
5537     case FCmpInst::FCMP_ONE:    // True if ordered and operands are unequal
5538       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5539       
5540     case FCmpInst::FCMP_UNO:    // True if unordered: isnan(X) | isnan(Y)
5541     case FCmpInst::FCMP_ULT:    // True if unordered or less than
5542     case FCmpInst::FCMP_UGT:    // True if unordered or greater than
5543     case FCmpInst::FCMP_UNE:    // True if unordered or not equal
5544       // Canonicalize these to be 'fcmp uno %X, 0.0'.
5545       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_UNO);
5546       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5547       return &I;
5548       
5549     case FCmpInst::FCMP_ORD:    // True if ordered (no nans)
5550     case FCmpInst::FCMP_OEQ:    // True if ordered and equal
5551     case FCmpInst::FCMP_OGE:    // True if ordered and greater than or equal
5552     case FCmpInst::FCMP_OLE:    // True if ordered and less than or equal
5553       // Canonicalize these to be 'fcmp ord %X, 0.0'.
5554       I.setPredicate(FCmpInst::FCMP_ORD);
5555       I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
5556       return &I;
5557     }
5558   }
5559     
5560   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // fcmp pred X, undef -> undef
5561     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5562
5563   // Handle fcmp with constant RHS
5564   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5565     // If the constant is a nan, see if we can fold the comparison based on it.
5566     if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(RHSC)) {
5567       if (CFP->getValueAPF().isNaN()) {
5568         if (FCmpInst::isOrdered(I.getPredicate()))   // True if ordered and...
5569           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 0));
5570         assert(FCmpInst::isUnordered(I.getPredicate()) &&
5571                "Comparison must be either ordered or unordered!");
5572         // True if unordered.
5573         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 1));
5574       }
5575     }
5576     
5577     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5578       switch (LHSI->getOpcode()) {
5579       case Instruction::PHI:
5580         // Only fold fcmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5581         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5582         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5583         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5584           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5585             return NV;
5586         break;
5587       case Instruction::SIToFP:
5588       case Instruction::UIToFP:
5589         if (Instruction *NV = FoldFCmp_IntToFP_Cst(I, LHSI, RHSC))
5590           return NV;
5591         break;
5592       case Instruction::Select:
5593         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5594         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5595         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5596         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5597         if (LHSI->hasOneUse()) {
5598           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5599             // Fold the known value into the constant operand.
5600             Op1 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5601             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5602             Op2 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5603                                                       LHSI->getOperand(2), RHSC,
5604                                                       I.getName()), I);
5605           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5606             // Fold the known value into the constant operand.
5607             Op2 = ConstantExpr::getCompare(I.getPredicate(), C, RHSC);
5608             // Insert a new FCmp of the other select operand.
5609             Op1 = InsertNewInstBefore(new FCmpInst(I.getPredicate(),
5610                                                       LHSI->getOperand(1), RHSC,
5611                                                       I.getName()), I);
5612           }
5613         }
5614
5615         if (Op1)
5616           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5617         break;
5618       }
5619   }
5620
5621   return Changed ? &I : 0;
5622 }
5623
5624 Instruction *InstCombiner::visitICmpInst(ICmpInst &I) {
5625   bool Changed = SimplifyCompare(I);
5626   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
5627   const Type *Ty = Op0->getType();
5628
5629   // icmp X, X
5630   if (Op0 == Op1)
5631     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5632                                                    I.isTrueWhenEqual()));
5633
5634   if (isa<UndefValue>(Op1))                  // X icmp undef -> undef
5635     return ReplaceInstUsesWith(I, UndefValue::get(Type::Int1Ty));
5636   
5637   // icmp <global/alloca*/null>, <global/alloca*/null> - Global/Stack value
5638   // addresses never equal each other!  We already know that Op0 != Op1.
5639   if ((isa<GlobalValue>(Op0) || isa<AllocaInst>(Op0) ||
5640        isa<ConstantPointerNull>(Op0)) &&
5641       (isa<GlobalValue>(Op1) || isa<AllocaInst>(Op1) ||
5642        isa<ConstantPointerNull>(Op1)))
5643     return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
5644                                                    !I.isTrueWhenEqual()));
5645
5646   // icmp's with boolean values can always be turned into bitwise operations
5647   if (Ty == Type::Int1Ty) {
5648     switch (I.getPredicate()) {
5649     default: assert(0 && "Invalid icmp instruction!");
5650     case ICmpInst::ICMP_EQ: {               // icmp eq i1 A, B -> ~(A^B)
5651       Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1, I.getName()+"tmp");
5652       InsertNewInstBefore(Xor, I);
5653       return BinaryOperator::CreateNot(Xor);
5654     }
5655     case ICmpInst::ICMP_NE:                  // icmp eq i1 A, B -> A^B
5656       return BinaryOperator::CreateXor(Op0, Op1);
5657
5658     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5659       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp ugt -> icmp ult
5660       // FALL THROUGH
5661     case ICmpInst::ICMP_ULT:{               // icmp ult i1 A, B -> ~A & B
5662       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5663       InsertNewInstBefore(Not, I);
5664       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op1);
5665     }
5666     case ICmpInst::ICMP_SGT:
5667       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sgt -> icmp slt
5668       // FALL THROUGH
5669     case ICmpInst::ICMP_SLT: {               // icmp slt i1 A, B -> A & ~B
5670       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5671       InsertNewInstBefore(Not, I);
5672       return BinaryOperator::CreateAnd(Not, Op0);
5673     }
5674     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5675       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp uge -> icmp ule
5676       // FALL THROUGH
5677     case ICmpInst::ICMP_ULE: {               //  icmp ule i1 A, B -> ~A | B
5678       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op0, I.getName()+"tmp");
5679       InsertNewInstBefore(Not, I);
5680       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op1);
5681     }
5682     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5683       std::swap(Op0, Op1);                   // Change icmp sge -> icmp sle
5684       // FALL THROUGH
5685     case ICmpInst::ICMP_SLE: {               //  icmp sle i1 A, B -> A | ~B
5686       Instruction *Not = BinaryOperator::CreateNot(Op1, I.getName()+"tmp");
5687       InsertNewInstBefore(Not, I);
5688       return BinaryOperator::CreateOr(Not, Op0);
5689     }
5690     }
5691   }
5692
5693   // See if we are doing a comparison with a constant.
5694   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5695     Value *A, *B;
5696     
5697     // (icmp ne/eq (sub A B) 0) -> (icmp ne/eq A, B)
5698     if (I.isEquality() && CI->isNullValue() &&
5699         match(Op0, m_Sub(m_Value(A), m_Value(B)))) {
5700       // (icmp cond A B) if cond is equality
5701       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
5702     }
5703     
5704     // If we have an icmp le or icmp ge instruction, turn it into the
5705     // appropriate icmp lt or icmp gt instruction.  This allows us to rely on
5706     // them being folded in the code below.
5707     switch (I.getPredicate()) {
5708     default: break;
5709     case ICmpInst::ICMP_ULE:
5710       if (CI->isMaxValue(false))                 // A <=u MAX -> TRUE
5711         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5712       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, Op0, AddOne(CI));
5713     case ICmpInst::ICMP_SLE:
5714       if (CI->isMaxValue(true))                  // A <=s MAX -> TRUE
5715         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5716       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0, AddOne(CI));
5717     case ICmpInst::ICMP_UGE:
5718       if (CI->isMinValue(false))                 // A >=u MIN -> TRUE
5719         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5720       return new ICmpInst( ICmpInst::ICMP_UGT, Op0, SubOne(CI));
5721     case ICmpInst::ICMP_SGE:
5722       if (CI->isMinValue(true))                  // A >=s MIN -> TRUE
5723         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5724       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0, SubOne(CI));
5725     }
5726     
5727     // See if we can fold the comparison based on range information we can get
5728     // by checking whether bits are known to be zero or one in the input.
5729     uint32_t BitWidth = cast<IntegerType>(Ty)->getBitWidth();
5730     APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
5731     
5732     // If this comparison is a normal comparison, it demands all
5733     // bits, if it is a sign bit comparison, it only demands the sign bit.
5734     bool UnusedBit;
5735     bool isSignBit = isSignBitCheck(I.getPredicate(), CI, UnusedBit);
5736     
5737     if (SimplifyDemandedBits(Op0, 
5738                              isSignBit ? APInt::getSignBit(BitWidth)
5739                                        : APInt::getAllOnesValue(BitWidth),
5740                              KnownZero, KnownOne, 0))
5741       return &I;
5742         
5743     // Given the known and unknown bits, compute a range that the LHS could be
5744     // in.  Compute the Min, Max and RHS values based on the known bits. For the
5745     // EQ and NE we use unsigned values.
5746     APInt Min(BitWidth, 0), Max(BitWidth, 0);
5747     if (ICmpInst::isSignedPredicate(I.getPredicate()))
5748       ComputeSignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne, Min, Max);
5749     else
5750       ComputeUnsignedMinMaxValuesFromKnownBits(Ty, KnownZero, KnownOne,Min,Max);
5751     
5752     // If Min and Max are known to be the same, then SimplifyDemandedBits
5753     // figured out that the LHS is a constant.  Just constant fold this now so
5754     // that code below can assume that Min != Max.
5755     if (Min == Max)
5756       return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(),
5757                                                           ConstantInt::get(Min),
5758                                                           CI));
5759     
5760     // Based on the range information we know about the LHS, see if we can
5761     // simplify this comparison.  For example, (x&4) < 8  is always true.
5762     const APInt &RHSVal = CI->getValue();
5763     switch (I.getPredicate()) {  // LE/GE have been folded already.
5764     default: assert(0 && "Unknown icmp opcode!");
5765     case ICmpInst::ICMP_EQ:
5766       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5767         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5768       break;
5769     case ICmpInst::ICMP_NE:
5770       if (Max.ult(RHSVal) || Min.ugt(RHSVal))
5771         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5772       break;
5773     case ICmpInst::ICMP_ULT:
5774       if (Max.ult(RHSVal))                    // A <u C -> true iff max(A) < C
5775         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5776       if (Min.uge(RHSVal))                    // A <u C -> false iff min(A) >= C
5777         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5778       if (RHSVal == Max)                      // A <u MAX -> A != MAX
5779         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5780       if (RHSVal == Min+1)                    // A <u MIN+1 -> A == MIN
5781         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5782         
5783       // (x <u 2147483648) -> (x >s -1)  -> true if sign bit clear
5784       if (CI->isMinValue(true))
5785         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, Op0,
5786                             ConstantInt::getAllOnesValue(Op0->getType()));
5787       break;
5788     case ICmpInst::ICMP_UGT:
5789       if (Min.ugt(RHSVal))                    // A >u C -> true iff min(A) > C
5790         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5791       if (Max.ule(RHSVal))                    // A >u C -> false iff max(A) <= C
5792         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5793         
5794       if (RHSVal == Min)                      // A >u MIN -> A != MIN
5795         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5796       if (RHSVal == Max-1)                    // A >u MAX-1 -> A == MAX
5797         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5798       
5799       // (x >u 2147483647) -> (x <s 0)  -> true if sign bit set
5800       if (CI->isMaxValue(true))
5801         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, Op0,
5802                             ConstantInt::getNullValue(Op0->getType()));
5803       break;
5804     case ICmpInst::ICMP_SLT:
5805       if (Max.slt(RHSVal))                    // A <s C -> true iff max(A) < C
5806         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5807       if (Min.sge(RHSVal))                    // A <s C -> false iff min(A) >= C
5808         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5809       if (RHSVal == Max)                      // A <s MAX -> A != MAX
5810         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5811       if (RHSVal == Min+1)                    // A <s MIN+1 -> A == MIN
5812         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, SubOne(CI));
5813       break;
5814     case ICmpInst::ICMP_SGT: 
5815       if (Min.sgt(RHSVal))                    // A >s C -> true iff min(A) > C
5816         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getTrue());
5817       if (Max.sle(RHSVal))                    // A >s C -> false iff max(A) <= C
5818         return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::getFalse());
5819         
5820       if (RHSVal == Min)                      // A >s MIN -> A != MIN
5821         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, Op0, Op1);
5822       if (RHSVal == Max-1)                    // A >s MAX-1 -> A == MAX
5823         return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_EQ, Op0, AddOne(CI));
5824       break;
5825     }
5826   }
5827
5828   // Test if the ICmpInst instruction is used exclusively by a select as
5829   // part of a minimum or maximum operation. If so, refrain from doing
5830   // any other folding. This helps out other analyses which understand
5831   // non-obfuscated minimum and maximum idioms, such as ScalarEvolution
5832   // and CodeGen. And in this case, at least one of the comparison
5833   // operands has at least one user besides the compare (the select),
5834   // which would often largely negate the benefit of folding anyway.
5835   if (I.hasOneUse())
5836     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(*I.use_begin()))
5837       if ((SI->getOperand(1) == Op0 && SI->getOperand(2) == Op1) ||
5838           (SI->getOperand(2) == Op0 && SI->getOperand(1) == Op1))
5839         return 0;
5840
5841   // See if we are doing a comparison between a constant and an instruction that
5842   // can be folded into the comparison.
5843   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1)) {
5844     // Since the RHS is a ConstantInt (CI), if the left hand side is an 
5845     // instruction, see if that instruction also has constants so that the 
5846     // instruction can be folded into the icmp 
5847     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5848       if (Instruction *Res = visitICmpInstWithInstAndIntCst(I, LHSI, CI))
5849         return Res;
5850   }
5851
5852   // Handle icmp with constant (but not simple integer constant) RHS
5853   if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5854     if (Instruction *LHSI = dyn_cast<Instruction>(Op0))
5855       switch (LHSI->getOpcode()) {
5856       case Instruction::GetElementPtr:
5857         if (RHSC->isNullValue()) {
5858           // icmp pred GEP (P, int 0, int 0, int 0), null -> icmp pred P, null
5859           bool isAllZeros = true;
5860           for (unsigned i = 1, e = LHSI->getNumOperands(); i != e; ++i)
5861             if (!isa<Constant>(LHSI->getOperand(i)) ||
5862                 !cast<Constant>(LHSI->getOperand(i))->isNullValue()) {
5863               isAllZeros = false;
5864               break;
5865             }
5866           if (isAllZeros)
5867             return new ICmpInst(I.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
5868                     Constant::getNullValue(LHSI->getOperand(0)->getType()));
5869         }
5870         break;
5871
5872       case Instruction::PHI:
5873         // Only fold icmp into the PHI if the phi and fcmp are in the same
5874         // block.  If in the same block, we're encouraging jump threading.  If
5875         // not, we are just pessimizing the code by making an i1 phi.
5876         if (LHSI->getParent() == I.getParent())
5877           if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
5878             return NV;
5879         break;
5880       case Instruction::Select: {
5881         // If either operand of the select is a constant, we can fold the
5882         // comparison into the select arms, which will cause one to be
5883         // constant folded and the select turned into a bitwise or.
5884         Value *Op1 = 0, *Op2 = 0;
5885         if (LHSI->hasOneUse()) {
5886           if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(1))) {
5887             // Fold the known value into the constant operand.
5888             Op1 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5889             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5890             Op2 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5891                                                    LHSI->getOperand(2), RHSC,
5892                                                    I.getName()), I);
5893           } else if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(LHSI->getOperand(2))) {
5894             // Fold the known value into the constant operand.
5895             Op2 = ConstantExpr::getICmp(I.getPredicate(), C, RHSC);
5896             // Insert a new ICmp of the other select operand.
5897             Op1 = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(I.getPredicate(),
5898                                                    LHSI->getOperand(1), RHSC,
5899                                                    I.getName()), I);
5900           }
5901         }
5902
5903         if (Op1)
5904           return SelectInst::Create(LHSI->getOperand(0), Op1, Op2);
5905         break;
5906       }
5907       case Instruction::Malloc:
5908         // If we have (malloc != null), and if the malloc has a single use, we
5909         // can assume it is successful and remove the malloc.
5910         if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantPointerNull>(RHSC)) {
5911           AddToWorkList(LHSI);
5912           return ReplaceInstUsesWith(I, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
5913                                                          !I.isTrueWhenEqual()));
5914         }
5915         break;
5916       }
5917   }
5918
5919   // If we can optimize a 'icmp GEP, P' or 'icmp P, GEP', do so now.
5920   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op0))
5921     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op1, I.getPredicate(), I))
5922       return NI;
5923   if (User *GEP = dyn_castGetElementPtr(Op1))
5924     if (Instruction *NI = FoldGEPICmp(GEP, Op0,
5925                            ICmpInst::getSwappedPredicate(I.getPredicate()), I))
5926       return NI;
5927
5928   // Test to see if the operands of the icmp are casted versions of other
5929   // values.  If the ptr->ptr cast can be stripped off both arguments, we do so
5930   // now.
5931   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op0)) {
5932     if (isa<PointerType>(Op0->getType()) && 
5933         (isa<Constant>(Op1) || isa<BitCastInst>(Op1))) { 
5934       // We keep moving the cast from the left operand over to the right
5935       // operand, where it can often be eliminated completely.
5936       Op0 = CI->getOperand(0);
5937
5938       // If operand #1 is a bitcast instruction, it must also be a ptr->ptr cast
5939       // so eliminate it as well.
5940       if (BitCastInst *CI2 = dyn_cast<BitCastInst>(Op1))
5941         Op1 = CI2->getOperand(0);
5942
5943       // If Op1 is a constant, we can fold the cast into the constant.
5944       if (Op0->getType() != Op1->getType()) {
5945         if (Constant *Op1C = dyn_cast<Constant>(Op1)) {
5946           Op1 = ConstantExpr::getBitCast(Op1C, Op0->getType());
5947         } else {
5948           // Otherwise, cast the RHS right before the icmp
5949           Op1 = InsertBitCastBefore(Op1, Op0->getType(), I);
5950         }
5951       }
5952       return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0, Op1);
5953     }
5954   }
5955   
5956   if (isa<CastInst>(Op0)) {
5957     // Handle the special case of: icmp (cast bool to X), <cst>
5958     // This comes up when you have code like
5959     //   int X = A < B;
5960     //   if (X) ...
5961     // For generality, we handle any zero-extension of any operand comparison
5962     // with a constant or another cast from the same type.
5963     if (isa<ConstantInt>(Op1) || isa<CastInst>(Op1))
5964       if (Instruction *R = visitICmpInstWithCastAndCast(I))
5965         return R;
5966   }
5967   
5968   // See if it's the same type of instruction on the left and right.
5969   if (BinaryOperator *Op0I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
5970     if (BinaryOperator *Op1I = dyn_cast<BinaryOperator>(Op1)) {
5971       if (Op0I->getOpcode() == Op1I->getOpcode() && Op0I->hasOneUse() &&
5972           Op1I->hasOneUse() && Op0I->getOperand(1) == Op1I->getOperand(1) &&
5973           I.isEquality()) {
5974         switch (Op0I->getOpcode()) {
5975         default: break;
5976         case Instruction::Add:
5977         case Instruction::Sub:
5978         case Instruction::Xor:
5979           // a+x icmp eq/ne b+x --> a icmp b
5980           return new ICmpInst(I.getPredicate(), Op0I->getOperand(0),
5981                               Op1I->getOperand(0));
5982           break;
5983         case Instruction::Mul:
5984           if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0I->getOperand(1))) {
5985             // a * Cst icmp eq/ne b * Cst --> a & Mask icmp b & Mask
5986             // Mask = -1 >> count-trailing-zeros(Cst).
5987             if (!CI->isZero() && !CI->isOne()) {
5988               const APInt &AP = CI->getValue();
5989               ConstantInt *Mask = ConstantInt::get(
5990                                       APInt::getLowBitsSet(AP.getBitWidth(),
5991                                                            AP.getBitWidth() -
5992                                                       AP.countTrailingZeros()));
5993               Instruction *And1 = BinaryOperator::CreateAnd(Op0I->getOperand(0),
5994                                                             Mask);
5995               Instruction *And2 = BinaryOperator::CreateAnd(Op1I->getOperand(0),
5996                                                             Mask);
5997               InsertNewInstBefore(And1, I);
5998               InsertNewInstBefore(And2, I);
5999               return new ICmpInst(I.getPredicate(), And1, And2);
6000             }
6001           }
6002           break;
6003         }
6004       }
6005     }
6006   }
6007   
6008   // ~x < ~y --> y < x
6009   { Value *A, *B;
6010     if (match(Op0, m_Not(m_Value(A))) &&
6011         match(Op1, m_Not(m_Value(B))))
6012       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, A);
6013   }
6014   
6015   if (I.isEquality()) {
6016     Value *A, *B, *C, *D;
6017     
6018     // -x == -y --> x == y
6019     if (match(Op0, m_Neg(m_Value(A))) &&
6020         match(Op1, m_Neg(m_Value(B))))
6021       return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, B);
6022     
6023     if (match(Op0, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B)))) {
6024       if (A == Op1 || B == Op1) {    // (A^B) == A  ->  B == 0
6025         Value *OtherVal = A == Op1 ? B : A;
6026         return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6027                             Constant::getNullValue(A->getType()));
6028       }
6029
6030       if (match(Op1, m_Xor(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6031         // A^c1 == C^c2 --> A == C^(c1^c2)
6032         ConstantInt *C1, *C2;
6033         if (match(B, m_ConstantInt(C1)) &&
6034             match(D, m_ConstantInt(C2)) && Op1->hasOneUse()) {
6035           Constant *NC = ConstantInt::get(C1->getValue() ^ C2->getValue());
6036           Instruction *Xor = BinaryOperator::CreateXor(C, NC, "tmp");
6037           return new ICmpInst(I.getPredicate(), A,
6038                               InsertNewInstBefore(Xor, I));
6039         }
6040         
6041         // A^B == A^D -> B == D
6042         if (A == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, D);
6043         if (A == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, C);
6044         if (B == C) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, D);
6045         if (B == D) return new ICmpInst(I.getPredicate(), A, C);
6046       }
6047     }
6048     
6049     if (match(Op1, m_Xor(m_Value(A), m_Value(B))) &&
6050         (A == Op0 || B == Op0)) {
6051       // A == (A^B)  ->  B == 0
6052       Value *OtherVal = A == Op0 ? B : A;
6053       return new ICmpInst(I.getPredicate(), OtherVal,
6054                           Constant::getNullValue(A->getType()));
6055     }
6056
6057     // (A-B) == A  ->  B == 0
6058     if (match(Op0, m_Sub(m_Specific(Op1), m_Value(B))))
6059       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B, 
6060                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6061
6062     // A == (A-B)  ->  B == 0
6063     if (match(Op1, m_Sub(m_Specific(Op0), m_Value(B))))
6064       return new ICmpInst(I.getPredicate(), B,
6065                           Constant::getNullValue(B->getType()));
6066     
6067     // (X&Z) == (Y&Z) -> (X^Y) & Z == 0
6068     if (Op0->hasOneUse() && Op1->hasOneUse() &&
6069         match(Op0, m_And(m_Value(A), m_Value(B))) && 
6070         match(Op1, m_And(m_Value(C), m_Value(D)))) {
6071       Value *X = 0, *Y = 0, *Z = 0;
6072       
6073       if (A == C) {
6074         X = B; Y = D; Z = A;
6075       } else if (A == D) {
6076         X = B; Y = C; Z = A;
6077       } else if (B == C) {
6078         X = A; Y = D; Z = B;
6079       } else if (B == D) {
6080         X = A; Y = C; Z = B;
6081       }
6082       
6083       if (X) {   // Build (X^Y) & Z
6084         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(X, Y, "tmp"), I);
6085         Op1 = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(Op1, Z, "tmp"), I);
6086         I.setOperand(0, Op1);
6087         I.setOperand(1, Constant::getNullValue(Op1->getType()));
6088         return &I;
6089       }
6090     }
6091   }
6092   return Changed ? &I : 0;
6093 }
6094
6095
6096 /// FoldICmpDivCst - Fold "icmp pred, ([su]div X, DivRHS), CmpRHS" where DivRHS
6097 /// and CmpRHS are both known to be integer constants.
6098 Instruction *InstCombiner::FoldICmpDivCst(ICmpInst &ICI, BinaryOperator *DivI,
6099                                           ConstantInt *DivRHS) {
6100   ConstantInt *CmpRHS = cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6101   const APInt &CmpRHSV = CmpRHS->getValue();
6102   
6103   // FIXME: If the operand types don't match the type of the divide 
6104   // then don't attempt this transform. The code below doesn't have the
6105   // logic to deal with a signed divide and an unsigned compare (and
6106   // vice versa). This is because (x /s C1) <s C2  produces different 
6107   // results than (x /s C1) <u C2 or (x /u C1) <s C2 or even
6108   // (x /u C1) <u C2.  Simply casting the operands and result won't 
6109   // work. :(  The if statement below tests that condition and bails 
6110   // if it finds it. 
6111   bool DivIsSigned = DivI->getOpcode() == Instruction::SDiv;
6112   if (!ICI.isEquality() && DivIsSigned != ICI.isSignedPredicate())
6113     return 0;
6114   if (DivRHS->isZero())
6115     return 0; // The ProdOV computation fails on divide by zero.
6116   if (DivIsSigned && DivRHS->isAllOnesValue())
6117     return 0; // The overflow computation also screws up here
6118   if (DivRHS->isOne())
6119     return 0; // Not worth bothering, and eliminates some funny cases
6120               // with INT_MIN.
6121
6122   // Compute Prod = CI * DivRHS. We are essentially solving an equation
6123   // of form X/C1=C2. We solve for X by multiplying C1 (DivRHS) and 
6124   // C2 (CI). By solving for X we can turn this into a range check 
6125   // instead of computing a divide. 
6126   ConstantInt *Prod = Multiply(CmpRHS, DivRHS);
6127
6128   // Determine if the product overflows by seeing if the product is
6129   // not equal to the divide. Make sure we do the same kind of divide
6130   // as in the LHS instruction that we're folding. 
6131   bool ProdOV = (DivIsSigned ? ConstantExpr::getSDiv(Prod, DivRHS) :
6132                  ConstantExpr::getUDiv(Prod, DivRHS)) != CmpRHS;
6133
6134   // Get the ICmp opcode
6135   ICmpInst::Predicate Pred = ICI.getPredicate();
6136
6137   // Figure out the interval that is being checked.  For example, a comparison
6138   // like "X /u 5 == 0" is really checking that X is in the interval [0, 5). 
6139   // Compute this interval based on the constants involved and the signedness of
6140   // the compare/divide.  This computes a half-open interval, keeping track of
6141   // whether either value in the interval overflows.  After analysis each
6142   // overflow variable is set to 0 if it's corresponding bound variable is valid
6143   // -1 if overflowed off the bottom end, or +1 if overflowed off the top end.
6144   int LoOverflow = 0, HiOverflow = 0;
6145   ConstantInt *LoBound = 0, *HiBound = 0;
6146   
6147   if (!DivIsSigned) {  // udiv
6148     // e.g. X/5 op 3  --> [15, 20)
6149     LoBound = Prod;
6150     HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6151     if (!HiOverflow)
6152       HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, LoBound, DivRHS, false);
6153   } else if (DivRHS->getValue().isStrictlyPositive()) { // Divisor is > 0.
6154     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / pos) op 0
6155       // Can't overflow.  e.g.  X/2 op 0 --> [-1, 2)
6156       LoBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(SubOne(DivRHS)));
6157       HiBound = DivRHS;
6158     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / pos) op pos
6159       LoBound = Prod;     // e.g.   X/5 op 3 --> [15, 20)
6160       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV;
6161       if (!HiOverflow)
6162         HiOverflow = AddWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6163     } else {                       // (X / pos) op neg
6164       // e.g. X/5 op -3  --> [-15-4, -15+1) --> [-19, -14)
6165       HiBound = AddOne(Prod);
6166       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6167       if (!LoOverflow) {
6168         ConstantInt* DivNeg = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6169         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivNeg,
6170                                      true) ? -1 : 0;
6171        }
6172     }
6173   } else if (DivRHS->getValue().isNegative()) { // Divisor is < 0.
6174     if (CmpRHSV == 0) {       // (X / neg) op 0
6175       // e.g. X/-5 op 0  --> [-4, 5)
6176       LoBound = AddOne(DivRHS);
6177       HiBound = cast<ConstantInt>(ConstantExpr::getNeg(DivRHS));
6178       if (HiBound == DivRHS) {     // -INTMIN = INTMIN
6179         HiOverflow = 1;            // [INTMIN+1, overflow)
6180         HiBound = 0;               // e.g. X/INTMIN = 0 --> X > INTMIN
6181       }
6182     } else if (CmpRHSV.isStrictlyPositive()) {   // (X / neg) op pos
6183       // e.g. X/-5 op 3  --> [-19, -14)
6184       HiBound = AddOne(Prod);
6185       HiOverflow = LoOverflow = ProdOV ? -1 : 0;
6186       if (!LoOverflow)
6187         LoOverflow = AddWithOverflow(LoBound, HiBound, DivRHS, true) ? -1 : 0;
6188     } else {                       // (X / neg) op neg
6189       LoBound = Prod;       // e.g. X/-5 op -3  --> [15, 20)
6190       LoOverflow = HiOverflow = ProdOV;
6191       if (!HiOverflow)
6192         HiOverflow = SubWithOverflow(HiBound, Prod, DivRHS, true);
6193     }
6194     
6195     // Dividing by a negative swaps the condition.  LT <-> GT
6196     Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
6197   }
6198
6199   Value *X = DivI->getOperand(0);
6200   switch (Pred) {
6201   default: assert(0 && "Unhandled icmp opcode!");
6202   case ICmpInst::ICMP_EQ:
6203     if (LoOverflow && HiOverflow)
6204       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6205     else if (HiOverflow)
6206       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6207                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, LoBound);
6208     else if (LoOverflow)
6209       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6210                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, HiBound);
6211     else
6212       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, true, ICI);
6213   case ICmpInst::ICMP_NE:
6214     if (LoOverflow && HiOverflow)
6215       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6216     else if (HiOverflow)
6217       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SLT : 
6218                           ICmpInst::ICMP_ULT, X, LoBound);
6219     else if (LoOverflow)
6220       return new ICmpInst(DivIsSigned ? ICmpInst::ICMP_SGE : 
6221                           ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6222     else
6223       return InsertRangeTest(X, LoBound, HiBound, DivIsSigned, false, ICI);
6224   case ICmpInst::ICMP_ULT:
6225   case ICmpInst::ICMP_SLT:
6226     if (LoOverflow == +1)   // Low bound is greater than input range.
6227       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6228     if (LoOverflow == -1)   // Low bound is less than input range.
6229       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6230     return new ICmpInst(Pred, X, LoBound);
6231   case ICmpInst::ICMP_UGT:
6232   case ICmpInst::ICMP_SGT:
6233     if (HiOverflow == +1)       // High bound greater than input range.
6234       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6235     else if (HiOverflow == -1)  // High bound less than input range.
6236       return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6237     if (Pred == ICmpInst::ICMP_UGT)
6238       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, X, HiBound);
6239     else
6240       return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, X, HiBound);
6241   }
6242 }
6243
6244
6245 /// visitICmpInstWithInstAndIntCst - Handle "icmp (instr, intcst)".
6246 ///
6247 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithInstAndIntCst(ICmpInst &ICI,
6248                                                           Instruction *LHSI,
6249                                                           ConstantInt *RHS) {
6250   const APInt &RHSV = RHS->getValue();
6251   
6252   switch (LHSI->getOpcode()) {
6253   case Instruction::Xor:         // (icmp pred (xor X, XorCST), CI)
6254     if (ConstantInt *XorCST = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1))) {
6255       // If this is a comparison that tests the signbit (X < 0) or (x > -1),
6256       // fold the xor.
6257       if ((ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && RHSV == 0) ||
6258           (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT && RHSV.isAllOnesValue())) {
6259         Value *CompareVal = LHSI->getOperand(0);
6260         
6261         // If the sign bit of the XorCST is not set, there is no change to
6262         // the operation, just stop using the Xor.
6263         if (!XorCST->getValue().isNegative()) {
6264           ICI.setOperand(0, CompareVal);
6265           AddToWorkList(LHSI);
6266           return &ICI;
6267         }
6268         
6269         // Was the old condition true if the operand is positive?
6270         bool isTrueIfPositive = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT;
6271         
6272         // If so, the new one isn't.
6273         isTrueIfPositive ^= true;
6274         
6275         if (isTrueIfPositive)
6276           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CompareVal, SubOne(RHS));
6277         else
6278           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CompareVal, AddOne(RHS));
6279       }
6280     }
6281     break;
6282   case Instruction::And:         // (icmp pred (and X, AndCST), RHS)
6283     if (LHSI->hasOneUse() && isa<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)) &&
6284         LHSI->getOperand(0)->hasOneUse()) {
6285       ConstantInt *AndCST = cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6286       
6287       // If the LHS is an AND of a truncating cast, we can widen the
6288       // and/compare to be the input width without changing the value
6289       // produced, eliminating a cast.
6290       if (TruncInst *Cast = dyn_cast<TruncInst>(LHSI->getOperand(0))) {
6291         // We can do this transformation if either the AND constant does not
6292         // have its sign bit set or if it is an equality comparison. 
6293         // Extending a relational comparison when we're checking the sign
6294         // bit would not work.
6295         if (Cast->hasOneUse() &&
6296             (ICI.isEquality() ||
6297              (AndCST->getValue().isNonNegative() && RHSV.isNonNegative()))) {
6298           uint32_t BitWidth = 
6299             cast<IntegerType>(Cast->getOperand(0)->getType())->getBitWidth();
6300           APInt NewCST = AndCST->getValue();
6301           NewCST.zext(BitWidth);
6302           APInt NewCI = RHSV;
6303           NewCI.zext(BitWidth);
6304           Instruction *NewAnd = 
6305             BinaryOperator::CreateAnd(Cast->getOperand(0),
6306                                       ConstantInt::get(NewCST),LHSI->getName());
6307           InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6308           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewAnd,
6309                               ConstantInt::get(NewCI));
6310         }
6311       }
6312       
6313       // If this is: (X >> C1) & C2 != C3 (where any shift and any compare
6314       // could exist), turn it into (X & (C2 << C1)) != (C3 << C1).  This
6315       // happens a LOT in code produced by the C front-end, for bitfield
6316       // access.
6317       BinaryOperator *Shift = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI->getOperand(0));
6318       if (Shift && !Shift->isShift())
6319         Shift = 0;
6320       
6321       ConstantInt *ShAmt;
6322       ShAmt = Shift ? dyn_cast<ConstantInt>(Shift->getOperand(1)) : 0;
6323       const Type *Ty = Shift ? Shift->getType() : 0;  // Type of the shift.
6324       const Type *AndTy = AndCST->getType();          // Type of the and.
6325       
6326       // We can fold this as long as we can't shift unknown bits
6327       // into the mask.  This can only happen with signed shift
6328       // rights, as they sign-extend.
6329       if (ShAmt) {
6330         bool CanFold = Shift->isLogicalShift();
6331         if (!CanFold) {
6332           // To test for the bad case of the signed shr, see if any
6333           // of the bits shifted in could be tested after the mask.
6334           uint32_t TyBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
6335           int ShAmtVal = TyBits - ShAmt->getLimitedValue(TyBits);
6336           
6337           uint32_t BitWidth = AndTy->getPrimitiveSizeInBits();
6338           if ((APInt::getHighBitsSet(BitWidth, BitWidth-ShAmtVal) & 
6339                AndCST->getValue()) == 0)
6340             CanFold = true;
6341         }
6342         
6343         if (CanFold) {
6344           Constant *NewCst;
6345           if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6346             NewCst = ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt);
6347           else
6348             NewCst = ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt);
6349           
6350           // Check to see if we are shifting out any of the bits being
6351           // compared.
6352           if (ConstantExpr::get(Shift->getOpcode(), NewCst, ShAmt) != RHS) {
6353             // If we shifted bits out, the fold is not going to work out.
6354             // As a special case, check to see if this means that the
6355             // result is always true or false now.
6356             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6357               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6358             if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6359               return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6360           } else {
6361             ICI.setOperand(1, NewCst);
6362             Constant *NewAndCST;
6363             if (Shift->getOpcode() == Instruction::Shl)
6364               NewAndCST = ConstantExpr::getLShr(AndCST, ShAmt);
6365             else
6366               NewAndCST = ConstantExpr::getShl(AndCST, ShAmt);
6367             LHSI->setOperand(1, NewAndCST);
6368             LHSI->setOperand(0, Shift->getOperand(0));
6369             AddToWorkList(Shift); // Shift is dead.
6370             AddUsesToWorkList(ICI);
6371             return &ICI;
6372           }
6373         }
6374       }
6375       
6376       // Turn ((X >> Y) & C) == 0  into  (X & (C << Y)) == 0.  The later is
6377       // preferable because it allows the C<<Y expression to be hoisted out
6378       // of a loop if Y is invariant and X is not.
6379       if (Shift && Shift->hasOneUse() && RHSV == 0 &&
6380           ICI.isEquality() && !Shift->isArithmeticShift() &&
6381           isa<Instruction>(Shift->getOperand(0))) {
6382         // Compute C << Y.
6383         Value *NS;
6384         if (Shift->getOpcode() == Instruction::LShr) {
6385           NS = BinaryOperator::CreateShl(AndCST, 
6386                                          Shift->getOperand(1), "tmp");
6387         } else {
6388           // Insert a logical shift.
6389           NS = BinaryOperator::CreateLShr(AndCST,
6390                                           Shift->getOperand(1), "tmp");
6391         }
6392         InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(NS), ICI);
6393         
6394         // Compute X & (C << Y).
6395         Instruction *NewAnd = 
6396           BinaryOperator::CreateAnd(Shift->getOperand(0), NS, LHSI->getName());
6397         InsertNewInstBefore(NewAnd, ICI);
6398         
6399         ICI.setOperand(0, NewAnd);
6400         return &ICI;
6401       }
6402     }
6403     break;
6404     
6405   case Instruction::Shl: {       // (icmp pred (shl X, ShAmt), CI)
6406     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6407     if (!ShAmt) break;
6408     
6409     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6410     
6411     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6412     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6413     // simplified.
6414     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6415       break;
6416     
6417     if (ICI.isEquality()) {
6418       // If we are comparing against bits always shifted out, the
6419       // comparison cannot succeed.
6420       Constant *Comp =
6421         ConstantExpr::getShl(ConstantExpr::getLShr(RHS, ShAmt), ShAmt);
6422       if (Comp != RHS) {// Comparing against a bit that we know is zero.
6423         bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6424         Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6425         return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6426       }
6427       
6428       if (LHSI->hasOneUse()) {
6429         // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6430         uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6431         Constant *Mask =
6432           ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits-ShAmtVal));
6433         
6434         Instruction *AndI =
6435           BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6436                                     Mask, LHSI->getName()+".mask");
6437         Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6438         return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6439                             ConstantInt::get(RHSV.lshr(ShAmtVal)));
6440       }
6441     }
6442     
6443     // Otherwise, if this is a comparison of the sign bit, simplify to and/test.
6444     bool TrueIfSigned = false;
6445     if (LHSI->hasOneUse() &&
6446         isSignBitCheck(ICI.getPredicate(), RHS, TrueIfSigned)) {
6447       // (X << 31) <s 0  --> (X&1) != 0
6448       Constant *Mask = ConstantInt::get(APInt(TypeBits, 1) <<
6449                                            (TypeBits-ShAmt->getZExtValue()-1));
6450       Instruction *AndI =
6451         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6452                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6453       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6454       
6455       return new ICmpInst(TrueIfSigned ? ICmpInst::ICMP_NE : ICmpInst::ICMP_EQ,
6456                           And, Constant::getNullValue(And->getType()));
6457     }
6458     break;
6459   }
6460     
6461   case Instruction::LShr:         // (icmp pred (shr X, ShAmt), CI)
6462   case Instruction::AShr: {
6463     // Only handle equality comparisons of shift-by-constant.
6464     ConstantInt *ShAmt = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6465     if (!ShAmt || !ICI.isEquality()) break;
6466
6467     // Check that the shift amount is in range.  If not, don't perform
6468     // undefined shifts.  When the shift is visited it will be
6469     // simplified.
6470     uint32_t TypeBits = RHSV.getBitWidth();
6471     if (ShAmt->uge(TypeBits))
6472       break;
6473     
6474     uint32_t ShAmtVal = (uint32_t)ShAmt->getLimitedValue(TypeBits);
6475       
6476     // If we are comparing against bits always shifted out, the
6477     // comparison cannot succeed.
6478     APInt Comp = RHSV << ShAmtVal;
6479     if (LHSI->getOpcode() == Instruction::LShr)
6480       Comp = Comp.lshr(ShAmtVal);
6481     else
6482       Comp = Comp.ashr(ShAmtVal);
6483     
6484     if (Comp != RHSV) { // Comparing against a bit that we know is zero.
6485       bool IsICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6486       Constant *Cst = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, IsICMP_NE);
6487       return ReplaceInstUsesWith(ICI, Cst);
6488     }
6489     
6490     // Otherwise, check to see if the bits shifted out are known to be zero.
6491     // If so, we can compare against the unshifted value:
6492     //  (X & 4) >> 1 == 2  --> (X & 4) == 4.
6493     if (LHSI->hasOneUse() &&
6494         MaskedValueIsZero(LHSI->getOperand(0), 
6495                           APInt::getLowBitsSet(Comp.getBitWidth(), ShAmtVal))) {
6496       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSI->getOperand(0),
6497                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6498     }
6499       
6500     if (LHSI->hasOneUse()) {
6501       // Otherwise strength reduce the shift into an and.
6502       APInt Val(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShAmtVal));
6503       Constant *Mask = ConstantInt::get(Val);
6504       
6505       Instruction *AndI =
6506         BinaryOperator::CreateAnd(LHSI->getOperand(0),
6507                                   Mask, LHSI->getName()+".mask");
6508       Value *And = InsertNewInstBefore(AndI, ICI);
6509       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), And,
6510                           ConstantExpr::getShl(RHS, ShAmt));
6511     }
6512     break;
6513   }
6514     
6515   case Instruction::SDiv:
6516   case Instruction::UDiv:
6517     // Fold: icmp pred ([us]div X, C1), C2 -> range test
6518     // Fold this div into the comparison, producing a range check. 
6519     // Determine, based on the divide type, what the range is being 
6520     // checked.  If there is an overflow on the low or high side, remember 
6521     // it, otherwise compute the range [low, hi) bounding the new value.
6522     // See: InsertRangeTest above for the kinds of replacements possible.
6523     if (ConstantInt *DivRHS = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1)))
6524       if (Instruction *R = FoldICmpDivCst(ICI, cast<BinaryOperator>(LHSI),
6525                                           DivRHS))
6526         return R;
6527     break;
6528
6529   case Instruction::Add:
6530     // Fold: icmp pred (add, X, C1), C2
6531
6532     if (!ICI.isEquality()) {
6533       ConstantInt *LHSC = dyn_cast<ConstantInt>(LHSI->getOperand(1));
6534       if (!LHSC) break;
6535       const APInt &LHSV = LHSC->getValue();
6536
6537       ConstantRange CR = ICI.makeConstantRange(ICI.getPredicate(), RHSV)
6538                             .subtract(LHSV);
6539
6540       if (ICI.isSignedPredicate()) {
6541         if (CR.getLower().isSignBit()) {
6542           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, LHSI->getOperand(0),
6543                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6544         } else if (CR.getUpper().isSignBit()) {
6545           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGE, LHSI->getOperand(0),
6546                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6547         }
6548       } else {
6549         if (CR.getLower().isMinValue()) {
6550           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_ULT, LHSI->getOperand(0),
6551                               ConstantInt::get(CR.getUpper()));
6552         } else if (CR.getUpper().isMinValue()) {
6553           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_UGE, LHSI->getOperand(0),
6554                               ConstantInt::get(CR.getLower()));
6555         }
6556       }
6557     }
6558     break;
6559   }
6560   
6561   // Simplify icmp_eq and icmp_ne instructions with integer constant RHS.
6562   if (ICI.isEquality()) {
6563     bool isICMP_NE = ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
6564     
6565     // If the first operand is (add|sub|and|or|xor|rem) with a constant, and 
6566     // the second operand is a constant, simplify a bit.
6567     if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(LHSI)) {
6568       switch (BO->getOpcode()) {
6569       case Instruction::SRem:
6570         // If we have a signed (X % (2^c)) == 0, turn it into an unsigned one.
6571         if (RHSV == 0 && isa<ConstantInt>(BO->getOperand(1)) &&BO->hasOneUse()){
6572           const APInt &V = cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))->getValue();
6573           if (V.sgt(APInt(V.getBitWidth(), 1)) && V.isPowerOf2()) {
6574             Instruction *NewRem =
6575               BinaryOperator::CreateURem(BO->getOperand(0), BO->getOperand(1),
6576                                          BO->getName());
6577             InsertNewInstBefore(NewRem, ICI);
6578             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NewRem, 
6579                                 Constant::getNullValue(BO->getType()));
6580           }
6581         }
6582         break;
6583       case Instruction::Add:
6584         // Replace ((add A, B) != C) with (A != C-B) if B & C are constants.
6585         if (ConstantInt *BOp1C = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6586           if (BO->hasOneUse())
6587             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6588                                 Subtract(RHS, BOp1C));
6589         } else if (RHSV == 0) {
6590           // Replace ((add A, B) != 0) with (A != -B) if A or B is
6591           // efficiently invertible, or if the add has just this one use.
6592           Value *BOp0 = BO->getOperand(0), *BOp1 = BO->getOperand(1);
6593           
6594           if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp1))
6595             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, NegVal);
6596           else if (Value *NegVal = dyn_castNegVal(BOp0))
6597             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), NegVal, BOp1);
6598           else if (BO->hasOneUse()) {
6599             Instruction *Neg = BinaryOperator::CreateNeg(BOp1);
6600             InsertNewInstBefore(Neg, ICI);
6601             Neg->takeName(BO);
6602             return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BOp0, Neg);
6603           }
6604         }
6605         break;
6606       case Instruction::Xor:
6607         // For the xor case, we can xor two constants together, eliminating
6608         // the explicit xor.
6609         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6610           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0), 
6611                               ConstantExpr::getXor(RHS, BOC));
6612         
6613         // FALLTHROUGH
6614       case Instruction::Sub:
6615         // Replace (([sub|xor] A, B) != 0) with (A != B)
6616         if (RHSV == 0)
6617           return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), BO->getOperand(0),
6618                               BO->getOperand(1));
6619         break;
6620         
6621       case Instruction::Or:
6622         // If bits are being or'd in that are not present in the constant we
6623         // are comparing against, then the comparison could never succeed!
6624         if (Constant *BOC = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1))) {
6625           Constant *NotCI = ConstantExpr::getNot(RHS);
6626           if (!ConstantExpr::getAnd(BOC, NotCI)->isNullValue())
6627             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty, 
6628                                                              isICMP_NE));
6629         }
6630         break;
6631         
6632       case Instruction::And:
6633         if (ConstantInt *BOC = dyn_cast<ConstantInt>(BO->getOperand(1))) {
6634           // If bits are being compared against that are and'd out, then the
6635           // comparison can never succeed!
6636           if ((RHSV & ~BOC->getValue()) != 0)
6637             return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::get(Type::Int1Ty,
6638                                                              isICMP_NE));
6639           
6640           // If we have ((X & C) == C), turn it into ((X & C) != 0).
6641           if (RHS == BOC && RHSV.isPowerOf2())
6642             return new ICmpInst(isICMP_NE ? ICmpInst::ICMP_EQ :
6643                                 ICmpInst::ICMP_NE, LHSI,
6644                                 Constant::getNullValue(RHS->getType()));
6645           
6646           // Replace (and X, (1 << size(X)-1) != 0) with x s< 0
6647           if (BOC->getValue().isSignBit()) {
6648             Value *X = BO->getOperand(0);
6649             Constant *Zero = Constant::getNullValue(X->getType());
6650             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6651               ICmpInst::ICMP_SLT : ICmpInst::ICMP_SGE;
6652             return new ICmpInst(pred, X, Zero);
6653           }
6654           
6655           // ((X & ~7) == 0) --> X < 8
6656           if (RHSV == 0 && isHighOnes(BOC)) {
6657             Value *X = BO->getOperand(0);
6658             Constant *NegX = ConstantExpr::getNeg(BOC);
6659             ICmpInst::Predicate pred = isICMP_NE ? 
6660               ICmpInst::ICMP_UGE : ICmpInst::ICMP_ULT;
6661             return new ICmpInst(pred, X, NegX);
6662           }
6663         }
6664       default: break;
6665       }
6666     } else if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(LHSI)) {
6667       // Handle icmp {eq|ne} <intrinsic>, intcst.
6668       if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap) {
6669         AddToWorkList(II);
6670         ICI.setOperand(0, II->getOperand(1));
6671         ICI.setOperand(1, ConstantInt::get(RHSV.byteSwap()));
6672         return &ICI;
6673       }
6674     }
6675   } else {  // Not a ICMP_EQ/ICMP_NE
6676             // If the LHS is a cast from an integral value of the same size, 
6677             // then since we know the RHS is a constant, try to simlify.
6678     if (CastInst *Cast = dyn_cast<CastInst>(LHSI)) {
6679       Value *CastOp = Cast->getOperand(0);
6680       const Type *SrcTy = CastOp->getType();
6681       uint32_t SrcTySize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
6682       if (SrcTy->isInteger() && 
6683           SrcTySize == Cast->getType()->getPrimitiveSizeInBits()) {
6684         // If this is an unsigned comparison, try to make the comparison use
6685         // smaller constant values.
6686         if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT && RHSV.isSignBit()) {
6687           // X u< 128 => X s> -1
6688           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, CastOp, 
6689                            ConstantInt::get(APInt::getAllOnesValue(SrcTySize)));
6690         } else if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_UGT &&
6691                    RHSV == APInt::getSignedMaxValue(SrcTySize)) {
6692           // X u> 127 => X s< 0
6693           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SLT, CastOp, 
6694                               Constant::getNullValue(SrcTy));
6695         }
6696       }
6697     }
6698   }
6699   return 0;
6700 }
6701
6702 /// visitICmpInstWithCastAndCast - Handle icmp (cast x to y), (cast/cst).
6703 /// We only handle extending casts so far.
6704 ///
6705 Instruction *InstCombiner::visitICmpInstWithCastAndCast(ICmpInst &ICI) {
6706   const CastInst *LHSCI = cast<CastInst>(ICI.getOperand(0));
6707   Value *LHSCIOp        = LHSCI->getOperand(0);
6708   const Type *SrcTy     = LHSCIOp->getType();
6709   const Type *DestTy    = LHSCI->getType();
6710   Value *RHSCIOp;
6711
6712   // Turn icmp (ptrtoint x), (ptrtoint/c) into a compare of the input if the 
6713   // integer type is the same size as the pointer type.
6714   if (LHSCI->getOpcode() == Instruction::PtrToInt &&
6715       getTargetData().getPointerSizeInBits() == 
6716          cast<IntegerType>(DestTy)->getBitWidth()) {
6717     Value *RHSOp = 0;
6718     if (Constant *RHSC = dyn_cast<Constant>(ICI.getOperand(1))) {
6719       RHSOp = ConstantExpr::getIntToPtr(RHSC, SrcTy);
6720     } else if (PtrToIntInst *RHSC = dyn_cast<PtrToIntInst>(ICI.getOperand(1))) {
6721       RHSOp = RHSC->getOperand(0);
6722       // If the pointer types don't match, insert a bitcast.
6723       if (LHSCIOp->getType() != RHSOp->getType())
6724         RHSOp = InsertBitCastBefore(RHSOp, LHSCIOp->getType(), ICI);
6725     }
6726
6727     if (RHSOp)
6728       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSOp);
6729   }
6730   
6731   // The code below only handles extension cast instructions, so far.
6732   // Enforce this.
6733   if (LHSCI->getOpcode() != Instruction::ZExt &&
6734       LHSCI->getOpcode() != Instruction::SExt)
6735     return 0;
6736
6737   bool isSignedExt = LHSCI->getOpcode() == Instruction::SExt;
6738   bool isSignedCmp = ICI.isSignedPredicate();
6739
6740   if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(ICI.getOperand(1))) {
6741     // Not an extension from the same type?
6742     RHSCIOp = CI->getOperand(0);
6743     if (RHSCIOp->getType() != LHSCIOp->getType()) 
6744       return 0;
6745     
6746     // If the signedness of the two casts doesn't agree (i.e. one is a sext
6747     // and the other is a zext), then we can't handle this.
6748     if (CI->getOpcode() != LHSCI->getOpcode())
6749       return 0;
6750
6751     // Deal with equality cases early.
6752     if (ICI.isEquality())
6753       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6754
6755     // A signed comparison of sign extended values simplifies into a
6756     // signed comparison.
6757     if (isSignedCmp && isSignedExt)
6758       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6759
6760     // The other three cases all fold into an unsigned comparison.
6761     return new ICmpInst(ICI.getUnsignedPredicate(), LHSCIOp, RHSCIOp);
6762   }
6763
6764   // If we aren't dealing with a constant on the RHS, exit early
6765   ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(ICI.getOperand(1));
6766   if (!CI)
6767     return 0;
6768
6769   // Compute the constant that would happen if we truncated to SrcTy then
6770   // reextended to DestTy.
6771   Constant *Res1 = ConstantExpr::getTrunc(CI, SrcTy);
6772   Constant *Res2 = ConstantExpr::getCast(LHSCI->getOpcode(), Res1, DestTy);
6773
6774   // If the re-extended constant didn't change...
6775   if (Res2 == CI) {
6776     // Make sure that sign of the Cmp and the sign of the Cast are the same.
6777     // For example, we might have:
6778     //    %A = sext short %X to uint
6779     //    %B = icmp ugt uint %A, 1330
6780     // It is incorrect to transform this into 
6781     //    %B = icmp ugt short %X, 1330 
6782     // because %A may have negative value. 
6783     //
6784     // However, we allow this when the compare is EQ/NE, because they are
6785     // signless.
6786     if (isSignedExt == isSignedCmp || ICI.isEquality())
6787       return new ICmpInst(ICI.getPredicate(), LHSCIOp, Res1);
6788     return 0;
6789   }
6790
6791   // The re-extended constant changed so the constant cannot be represented 
6792   // in the shorter type. Consequently, we cannot emit a simple comparison.
6793
6794   // First, handle some easy cases. We know the result cannot be equal at this
6795   // point so handle the ICI.isEquality() cases
6796   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_EQ)
6797     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getFalse());
6798   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE)
6799     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantInt::getTrue());
6800
6801   // Evaluate the comparison for LT (we invert for GT below). LE and GE cases
6802   // should have been folded away previously and not enter in here.
6803   Value *Result;
6804   if (isSignedCmp) {
6805     // We're performing a signed comparison.
6806     if (cast<ConstantInt>(CI)->getValue().isNegative())
6807       Result = ConstantInt::getFalse();          // X < (small) --> false
6808     else
6809       Result = ConstantInt::getTrue();           // X < (large) --> true
6810   } else {
6811     // We're performing an unsigned comparison.
6812     if (isSignedExt) {
6813       // We're performing an unsigned comp with a sign extended value.
6814       // This is true if the input is >= 0. [aka >s -1]
6815       Constant *NegOne = ConstantInt::getAllOnesValue(SrcTy);
6816       Result = InsertNewInstBefore(new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_SGT, LHSCIOp,
6817                                    NegOne, ICI.getName()), ICI);
6818     } else {
6819       // Unsigned extend & unsigned compare -> always true.
6820       Result = ConstantInt::getTrue();
6821     }
6822   }
6823
6824   // Finally, return the value computed.
6825   if (ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_ULT ||
6826       ICI.getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT)
6827     return ReplaceInstUsesWith(ICI, Result);
6828
6829   assert((ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_UGT || 
6830           ICI.getPredicate()==ICmpInst::ICMP_SGT) &&
6831          "ICmp should be folded!");
6832   if (Constant *CI = dyn_cast<Constant>(Result))
6833     return ReplaceInstUsesWith(ICI, ConstantExpr::getNot(CI));
6834   return BinaryOperator::CreateNot(Result);
6835 }
6836
6837 Instruction *InstCombiner::visitShl(BinaryOperator &I) {
6838   return commonShiftTransforms(I);
6839 }
6840
6841 Instruction *InstCombiner::visitLShr(BinaryOperator &I) {
6842   return commonShiftTransforms(I);
6843 }
6844
6845 Instruction *InstCombiner::visitAShr(BinaryOperator &I) {
6846   if (Instruction *R = commonShiftTransforms(I))
6847     return R;
6848   
6849   Value *Op0 = I.getOperand(0);
6850   
6851   // ashr int -1, X = -1   (for any arithmetic shift rights of ~0)
6852   if (ConstantInt *CSI = dyn_cast<ConstantInt>(Op0))
6853     if (CSI->isAllOnesValue())
6854       return ReplaceInstUsesWith(I, CSI);
6855   
6856   // See if we can turn a signed shr into an unsigned shr.
6857   if (!isa<VectorType>(I.getType()) &&
6858       MaskedValueIsZero(Op0,
6859                       APInt::getSignBit(I.getType()->getPrimitiveSizeInBits())))
6860     return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, I.getOperand(1));
6861   
6862   return 0;
6863 }
6864
6865 Instruction *InstCombiner::commonShiftTransforms(BinaryOperator &I) {
6866   assert(I.getOperand(1)->getType() == I.getOperand(0)->getType());
6867   Value *Op0 = I.getOperand(0), *Op1 = I.getOperand(1);
6868
6869   // shl X, 0 == X and shr X, 0 == X
6870   // shl 0, X == 0 and shr 0, X == 0
6871   if (Op1 == Constant::getNullValue(Op1->getType()) ||
6872       Op0 == Constant::getNullValue(Op0->getType()))
6873     return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6874   
6875   if (isa<UndefValue>(Op0)) {            
6876     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr) // undef >>s X -> undef
6877       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);
6878     else                                    // undef << X -> 0, undef >>u X -> 0
6879       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6880   }
6881   if (isa<UndefValue>(Op1)) {
6882     if (I.getOpcode() == Instruction::AShr)  // X >>s undef -> X
6883       return ReplaceInstUsesWith(I, Op0);          
6884     else                                     // X << undef, X >>u undef -> 0
6885       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(I.getType()));
6886   }
6887
6888   // Try to fold constant and into select arguments.
6889   if (isa<Constant>(Op0))
6890     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op1))
6891       if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6892         return R;
6893
6894   if (ConstantInt *CUI = dyn_cast<ConstantInt>(Op1))
6895     if (Instruction *Res = FoldShiftByConstant(Op0, CUI, I))
6896       return Res;
6897   return 0;
6898 }
6899
6900 Instruction *InstCombiner::FoldShiftByConstant(Value *Op0, ConstantInt *Op1,
6901                                                BinaryOperator &I) {
6902   bool isLeftShift    = I.getOpcode() == Instruction::Shl;
6903
6904   // See if we can simplify any instructions used by the instruction whose sole 
6905   // purpose is to compute bits we don't care about.
6906   uint32_t TypeBits = Op0->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6907   APInt KnownZero(TypeBits, 0), KnownOne(TypeBits, 0);
6908   if (SimplifyDemandedBits(&I, APInt::getAllOnesValue(TypeBits),
6909                            KnownZero, KnownOne))
6910     return &I;
6911   
6912   // shl uint X, 32 = 0 and shr ubyte Y, 9 = 0, ... just don't eliminate shr
6913   // of a signed value.
6914   //
6915   if (Op1->uge(TypeBits)) {
6916     if (I.getOpcode() != Instruction::AShr)
6917       return ReplaceInstUsesWith(I, Constant::getNullValue(Op0->getType()));
6918     else {
6919       I.setOperand(1, ConstantInt::get(I.getType(), TypeBits-1));
6920       return &I;
6921     }
6922   }
6923   
6924   // ((X*C1) << C2) == (X * (C1 << C2))
6925   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0))
6926     if (BO->getOpcode() == Instruction::Mul && isLeftShift)
6927       if (Constant *BOOp = dyn_cast<Constant>(BO->getOperand(1)))
6928         return BinaryOperator::CreateMul(BO->getOperand(0),
6929                                          ConstantExpr::getShl(BOOp, Op1));
6930   
6931   // Try to fold constant and into select arguments.
6932   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op0))
6933     if (Instruction *R = FoldOpIntoSelect(I, SI, this))
6934       return R;
6935   if (isa<PHINode>(Op0))
6936     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(I))
6937       return NV;
6938   
6939   // Fold shift2(trunc(shift1(x,c1)), c2) -> trunc(shift2(shift1(x,c1),c2))
6940   if (TruncInst *TI = dyn_cast<TruncInst>(Op0)) {
6941     Instruction *TrOp = dyn_cast<Instruction>(TI->getOperand(0));
6942     // If 'shift2' is an ashr, we would have to get the sign bit into a funny
6943     // place.  Don't try to do this transformation in this case.  Also, we
6944     // require that the input operand is a shift-by-constant so that we have
6945     // confidence that the shifts will get folded together.  We could do this
6946     // xform in more cases, but it is unlikely to be profitable.
6947     if (TrOp && I.isLogicalShift() && TrOp->isShift() && 
6948         isa<ConstantInt>(TrOp->getOperand(1))) {
6949       // Okay, we'll do this xform.  Make the shift of shift.
6950       Constant *ShAmt = ConstantExpr::getZExt(Op1, TrOp->getType());
6951       Instruction *NSh = BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), TrOp, ShAmt,
6952                                                 I.getName());
6953       InsertNewInstBefore(NSh, I); // (shift2 (shift1 & 0x00FF), c2)
6954
6955       // For logical shifts, the truncation has the effect of making the high
6956       // part of the register be zeros.  Emulate this by inserting an AND to
6957       // clear the top bits as needed.  This 'and' will usually be zapped by
6958       // other xforms later if dead.
6959       unsigned SrcSize = TrOp->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6960       unsigned DstSize = TI->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
6961       APInt MaskV(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, DstSize));
6962       
6963       // The mask we constructed says what the trunc would do if occurring
6964       // between the shifts.  We want to know the effect *after* the second
6965       // shift.  We know that it is a logical shift by a constant, so adjust the
6966       // mask as appropriate.
6967       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl)
6968         MaskV <<= Op1->getZExtValue();
6969       else {
6970         assert(I.getOpcode() == Instruction::LShr && "Unknown logical shift");
6971         MaskV = MaskV.lshr(Op1->getZExtValue());
6972       }
6973
6974       Instruction *And = BinaryOperator::CreateAnd(NSh, ConstantInt::get(MaskV),
6975                                                    TI->getName());
6976       InsertNewInstBefore(And, I); // shift1 & 0x00FF
6977
6978       // Return the value truncated to the interesting size.
6979       return new TruncInst(And, I.getType());
6980     }
6981   }
6982   
6983   if (Op0->hasOneUse()) {
6984     if (BinaryOperator *Op0BO = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0)) {
6985       // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6986       Value *V1, *V2;
6987       ConstantInt *CC;
6988       switch (Op0BO->getOpcode()) {
6989         default: break;
6990         case Instruction::Add:
6991         case Instruction::And:
6992         case Instruction::Or:
6993         case Instruction::Xor: {
6994           // These operators commute.
6995           // Turn (Y + (X >> C)) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
6996           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(1)->hasOneUse() &&
6997               match(Op0BO->getOperand(1), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
6998             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
6999                                             Op0BO->getOperand(0), Op1,
7000                                             Op0BO->getName());
7001             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7002             Instruction *X = 
7003               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, V1,
7004                                      Op0BO->getOperand(1)->getName());
7005             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7006             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7007             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7008                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7009           }
7010           
7011           // Turn (Y + ((X >> C) & CC)) << C  ->  ((X & (CC << C)) + (Y << C))
7012           Value *Op0BOOp1 = Op0BO->getOperand(1);
7013           if (isLeftShift && Op0BOOp1->hasOneUse() &&
7014               match(Op0BOOp1, 
7015                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)),
7016                           m_ConstantInt(CC))) &&
7017               cast<BinaryOperator>(Op0BOOp1)->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7018             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7019                                                      Op0BO->getOperand(0), Op1,
7020                                                      Op0BO->getName());
7021             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7022             Instruction *XM =
7023               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7024                                         V1->getName()+".mask");
7025             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7026             
7027             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), YS, XM);
7028           }
7029         }
7030           
7031         // FALL THROUGH.
7032         case Instruction::Sub: {
7033           // Turn ((X >> C) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (~0 << C)
7034           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7035               match(Op0BO->getOperand(0), m_Shr(m_Value(V1), m_Specific(Op1)))){
7036             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7037                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7038                                                      Op0BO->getName());
7039             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7040             Instruction *X =
7041               BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), V1, YS,
7042                                      Op0BO->getOperand(0)->getName());
7043             InsertNewInstBefore(X, I);  // (X + (Y << C))
7044             uint32_t Op1Val = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7045             return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(
7046                        APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits-Op1Val)));
7047           }
7048           
7049           // Turn (((X >> C)&CC) + Y) << C  ->  (X + (Y << C)) & (CC << C)
7050           if (isLeftShift && Op0BO->getOperand(0)->hasOneUse() &&
7051               match(Op0BO->getOperand(0),
7052                     m_And(m_Shr(m_Value(V1), m_Value(V2)),
7053                           m_ConstantInt(CC))) && V2 == Op1 &&
7054               cast<BinaryOperator>(Op0BO->getOperand(0))
7055                   ->getOperand(0)->hasOneUse()) {
7056             Instruction *YS = BinaryOperator::CreateShl(
7057                                                      Op0BO->getOperand(1), Op1,
7058                                                      Op0BO->getName());
7059             InsertNewInstBefore(YS, I); // (Y << C)
7060             Instruction *XM =
7061               BinaryOperator::CreateAnd(V1, ConstantExpr::getShl(CC, Op1),
7062                                         V1->getName()+".mask");
7063             InsertNewInstBefore(XM, I); // X & (CC << C)
7064             
7065             return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), XM, YS);
7066           }
7067           
7068           break;
7069         }
7070       }
7071       
7072       
7073       // If the operand is an bitwise operator with a constant RHS, and the
7074       // shift is the only use, we can pull it out of the shift.
7075       if (ConstantInt *Op0C = dyn_cast<ConstantInt>(Op0BO->getOperand(1))) {
7076         bool isValid = true;     // Valid only for And, Or, Xor
7077         bool highBitSet = false; // Transform if high bit of constant set?
7078         
7079         switch (Op0BO->getOpcode()) {
7080           default: isValid = false; break;   // Do not perform transform!
7081           case Instruction::Add:
7082             isValid = isLeftShift;
7083             break;
7084           case Instruction::Or:
7085           case Instruction::Xor:
7086             highBitSet = false;
7087             break;
7088           case Instruction::And:
7089             highBitSet = true;
7090             break;
7091         }
7092         
7093         // If this is a signed shift right, and the high bit is modified
7094         // by the logical operation, do not perform the transformation.
7095         // The highBitSet boolean indicates the value of the high bit of
7096         // the constant which would cause it to be modified for this
7097         // operation.
7098         //
7099         if (isValid && I.getOpcode() == Instruction::AShr)
7100           isValid = Op0C->getValue()[TypeBits-1] == highBitSet;
7101         
7102         if (isValid) {
7103           Constant *NewRHS = ConstantExpr::get(I.getOpcode(), Op0C, Op1);
7104           
7105           Instruction *NewShift =
7106             BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), Op0BO->getOperand(0), Op1);
7107           InsertNewInstBefore(NewShift, I);
7108           NewShift->takeName(Op0BO);
7109           
7110           return BinaryOperator::Create(Op0BO->getOpcode(), NewShift,
7111                                         NewRHS);
7112         }
7113       }
7114     }
7115   }
7116   
7117   // Find out if this is a shift of a shift by a constant.
7118   BinaryOperator *ShiftOp = dyn_cast<BinaryOperator>(Op0);
7119   if (ShiftOp && !ShiftOp->isShift())
7120     ShiftOp = 0;
7121   
7122   if (ShiftOp && isa<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1))) {
7123     ConstantInt *ShiftAmt1C = cast<ConstantInt>(ShiftOp->getOperand(1));
7124     uint32_t ShiftAmt1 = ShiftAmt1C->getLimitedValue(TypeBits);
7125     uint32_t ShiftAmt2 = Op1->getLimitedValue(TypeBits);
7126     assert(ShiftAmt2 != 0 && "Should have been simplified earlier");
7127     if (ShiftAmt1 == 0) return 0;  // Will be simplified in the future.
7128     Value *X = ShiftOp->getOperand(0);
7129     
7130     uint32_t AmtSum = ShiftAmt1+ShiftAmt2;   // Fold into one big shift.
7131     if (AmtSum > TypeBits)
7132       AmtSum = TypeBits;
7133     
7134     const IntegerType *Ty = cast<IntegerType>(I.getType());
7135     
7136     // Check for (X << c1) << c2  and  (X >> c1) >> c2
7137     if (I.getOpcode() == ShiftOp->getOpcode()) {
7138       return BinaryOperator::Create(I.getOpcode(), X,
7139                                     ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7140     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr &&
7141                I.getOpcode() == Instruction::AShr) {
7142       // ((X >>u C1) >>s C2) -> (X >>u (C1+C2))  since C1 != 0.
7143       return BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7144     } else if (ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr &&
7145                I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7146       // ((X >>s C1) >>u C2) -> ((X >>s (C1+C2)) & mask) since C1 != 0.
7147       Instruction *Shift =
7148         BinaryOperator::CreateAShr(X, ConstantInt::get(Ty, AmtSum));
7149       InsertNewInstBefore(Shift, I);
7150
7151       APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7152       return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7153     }
7154     
7155     // Okay, if we get here, one shift must be left, and the other shift must be
7156     // right.  See if the amounts are equal.
7157     if (ShiftAmt1 == ShiftAmt2) {
7158       // If we have ((X >>? C) << C), turn this into X & (-1 << C).
7159       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7160         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7161         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7162       }
7163       // If we have ((X << C) >>u C), turn this into X & (-1 >>u C).
7164       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7165         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt1));
7166         return BinaryOperator::CreateAnd(X, ConstantInt::get(Mask));
7167       }
7168       // We can simplify ((X << C) >>s C) into a trunc + sext.
7169       // NOTE: we could do this for any C, but that would make 'unusual' integer
7170       // types.  For now, just stick to ones well-supported by the code
7171       // generators.
7172       const Type *SExtType = 0;
7173       switch (Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1) {
7174       case 1  :
7175       case 8  :
7176       case 16 :
7177       case 32 :
7178       case 64 :
7179       case 128:
7180         SExtType = IntegerType::get(Ty->getBitWidth() - ShiftAmt1);
7181         break;
7182       default: break;
7183       }
7184       if (SExtType) {
7185         Instruction *NewTrunc = new TruncInst(X, SExtType, "sext");
7186         InsertNewInstBefore(NewTrunc, I);
7187         return new SExtInst(NewTrunc, Ty);
7188       }
7189       // Otherwise, we can't handle it yet.
7190     } else if (ShiftAmt1 < ShiftAmt2) {
7191       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt2-ShiftAmt1;
7192       
7193       // (X >>? C1) << C2 --> X << (C2-C1) & (-1 << C2)
7194       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7195         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7196                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7197         Instruction *Shift =
7198           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7199         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7200         
7201         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7202         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7203       }
7204       
7205       // (X << C1) >>u C2  --> X >>u (C2-C1) & (-1 >> C2)
7206       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7207         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7208         Instruction *Shift =
7209           BinaryOperator::CreateLShr(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7210         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7211         
7212         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7213         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7214       }
7215       
7216       // We can't handle (X << C1) >>s C2, it shifts arbitrary bits in.
7217     } else {
7218       assert(ShiftAmt2 < ShiftAmt1);
7219       uint32_t ShiftDiff = ShiftAmt1-ShiftAmt2;
7220
7221       // (X >>? C1) << C2 --> X >>? (C1-C2) & (-1 << C2)
7222       if (I.getOpcode() == Instruction::Shl) {
7223         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::LShr ||
7224                ShiftOp->getOpcode() == Instruction::AShr);
7225         Instruction *Shift =
7226           BinaryOperator::Create(ShiftOp->getOpcode(), X,
7227                                  ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7228         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7229         
7230         APInt Mask(APInt::getHighBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7231         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7232       }
7233       
7234       // (X << C1) >>u C2  --> X << (C1-C2) & (-1 >> C2)
7235       if (I.getOpcode() == Instruction::LShr) {
7236         assert(ShiftOp->getOpcode() == Instruction::Shl);
7237         Instruction *Shift =
7238           BinaryOperator::CreateShl(X, ConstantInt::get(Ty, ShiftDiff));
7239         InsertNewInstBefore(Shift, I);
7240         
7241         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(TypeBits, TypeBits - ShiftAmt2));
7242         return BinaryOperator::CreateAnd(Shift, ConstantInt::get(Mask));
7243       }
7244       
7245       // We can't handle (X << C1) >>a C2, it shifts arbitrary bits in.
7246     }
7247   }
7248   return 0;
7249 }
7250
7251
7252 /// DecomposeSimpleLinearExpr - Analyze 'Val', seeing if it is a simple linear
7253 /// expression.  If so, decompose it, returning some value X, such that Val is
7254 /// X*Scale+Offset.
7255 ///
7256 static Value *DecomposeSimpleLinearExpr(Value *Val, unsigned &Scale,
7257                                         int &Offset) {
7258   assert(Val->getType() == Type::Int32Ty && "Unexpected allocation size type!");
7259   if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(Val)) {
7260     Offset = CI->getZExtValue();
7261     Scale  = 0;
7262     return ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0);
7263   } else if (BinaryOperator *I = dyn_cast<BinaryOperator>(Val)) {
7264     if (ConstantInt *RHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7265       if (I->getOpcode() == Instruction::Shl) {
7266         // This is a value scaled by '1 << the shift amt'.
7267         Scale = 1U << RHS->getZExtValue();
7268         Offset = 0;
7269         return I->getOperand(0);
7270       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Mul) {
7271         // This value is scaled by 'RHS'.
7272         Scale = RHS->getZExtValue();
7273         Offset = 0;
7274         return I->getOperand(0);
7275       } else if (I->getOpcode() == Instruction::Add) {
7276         // We have X+C.  Check to see if we really have (X*C2)+C1, 
7277         // where C1 is divisible by C2.
7278         unsigned SubScale;
7279         Value *SubVal = 
7280           DecomposeSimpleLinearExpr(I->getOperand(0), SubScale, Offset);
7281         Offset += RHS->getZExtValue();
7282         Scale = SubScale;
7283         return SubVal;
7284       }
7285     }
7286   }
7287
7288   // Otherwise, we can't look past this.
7289   Scale = 1;
7290   Offset = 0;
7291   return Val;
7292 }
7293
7294
7295 /// PromoteCastOfAllocation - If we find a cast of an allocation instruction,
7296 /// try to eliminate the cast by moving the type information into the alloc.
7297 Instruction *InstCombiner::PromoteCastOfAllocation(BitCastInst &CI,
7298                                                    AllocationInst &AI) {
7299   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(CI.getType());
7300   
7301   // Remove any uses of AI that are dead.
7302   assert(!CI.use_empty() && "Dead instructions should be removed earlier!");
7303   
7304   for (Value::use_iterator UI = AI.use_begin(), E = AI.use_end(); UI != E; ) {
7305     Instruction *User = cast<Instruction>(*UI++);
7306     if (isInstructionTriviallyDead(User)) {
7307       while (UI != E && *UI == User)
7308         ++UI; // If this instruction uses AI more than once, don't break UI.
7309       
7310       ++NumDeadInst;
7311       DOUT << "IC: DCE: " << *User;
7312       EraseInstFromFunction(*User);
7313     }
7314   }
7315   
7316   // Get the type really allocated and the type casted to.
7317   const Type *AllocElTy = AI.getAllocatedType();
7318   const Type *CastElTy = PTy->getElementType();
7319   if (!AllocElTy->isSized() || !CastElTy->isSized()) return 0;
7320
7321   unsigned AllocElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(AllocElTy);
7322   unsigned CastElTyAlign = TD->getABITypeAlignment(CastElTy);
7323   if (CastElTyAlign < AllocElTyAlign) return 0;
7324
7325   // If the allocation has multiple uses, only promote it if we are strictly
7326   // increasing the alignment of the resultant allocation.  If we keep it the
7327   // same, we open the door to infinite loops of various kinds.
7328   if (!AI.hasOneUse() && CastElTyAlign == AllocElTyAlign) return 0;
7329
7330   uint64_t AllocElTySize = TD->getABITypeSize(AllocElTy);
7331   uint64_t CastElTySize = TD->getABITypeSize(CastElTy);
7332   if (CastElTySize == 0 || AllocElTySize == 0) return 0;
7333
7334   // See if we can satisfy the modulus by pulling a scale out of the array
7335   // size argument.
7336   unsigned ArraySizeScale;
7337   int ArrayOffset;
7338   Value *NumElements = // See if the array size is a decomposable linear expr.
7339     DecomposeSimpleLinearExpr(AI.getOperand(0), ArraySizeScale, ArrayOffset);
7340  
7341   // If we can now satisfy the modulus, by using a non-1 scale, we really can
7342   // do the xform.
7343   if ((AllocElTySize*ArraySizeScale) % CastElTySize != 0 ||
7344       (AllocElTySize*ArrayOffset   ) % CastElTySize != 0) return 0;
7345
7346   unsigned Scale = (AllocElTySize*ArraySizeScale)/CastElTySize;
7347   Value *Amt = 0;
7348   if (Scale == 1) {
7349     Amt = NumElements;
7350   } else {
7351     // If the allocation size is constant, form a constant mul expression
7352     Amt = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Scale);
7353     if (isa<ConstantInt>(NumElements))
7354       Amt = Multiply(cast<ConstantInt>(NumElements), cast<ConstantInt>(Amt));
7355     // otherwise multiply the amount and the number of elements
7356     else if (Scale != 1) {
7357       Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateMul(Amt, NumElements, "tmp");
7358       Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7359     }
7360   }
7361   
7362   if (int Offset = (AllocElTySize*ArrayOffset)/CastElTySize) {
7363     Value *Off = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Offset, true);
7364     Instruction *Tmp = BinaryOperator::CreateAdd(Amt, Off, "tmp");
7365     Amt = InsertNewInstBefore(Tmp, AI);
7366   }
7367   
7368   AllocationInst *New;
7369   if (isa<MallocInst>(AI))
7370     New = new MallocInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7371   else
7372     New = new AllocaInst(CastElTy, Amt, AI.getAlignment());
7373   InsertNewInstBefore(New, AI);
7374   New->takeName(&AI);
7375   
7376   // If the allocation has multiple uses, insert a cast and change all things
7377   // that used it to use the new cast.  This will also hack on CI, but it will
7378   // die soon.
7379   if (!AI.hasOneUse()) {
7380     AddUsesToWorkList(AI);
7381     // New is the allocation instruction, pointer typed. AI is the original
7382     // allocation instruction, also pointer typed. Thus, cast to use is BitCast.
7383     CastInst *NewCast = new BitCastInst(New, AI.getType(), "tmpcast");
7384     InsertNewInstBefore(NewCast, AI);
7385     AI.replaceAllUsesWith(NewCast);
7386   }
7387   return ReplaceInstUsesWith(CI, New);
7388 }
7389
7390 /// CanEvaluateInDifferentType - Return true if we can take the specified value
7391 /// and return it as type Ty without inserting any new casts and without
7392 /// changing the computed value.  This is used by code that tries to decide
7393 /// whether promoting or shrinking integer operations to wider or smaller types
7394 /// will allow us to eliminate a truncate or extend.
7395 ///
7396 /// This is a truncation operation if Ty is smaller than V->getType(), or an
7397 /// extension operation if Ty is larger.
7398 ///
7399 /// If CastOpc is a truncation, then Ty will be a type smaller than V.  We
7400 /// should return true if trunc(V) can be computed by computing V in the smaller
7401 /// type.  If V is an instruction, then trunc(inst(x,y)) can be computed as
7402 /// inst(trunc(x),trunc(y)), which only makes sense if x and y can be
7403 /// efficiently truncated.
7404 ///
7405 /// If CastOpc is a sext or zext, we are asking if the low bits of the value can
7406 /// bit computed in a larger type, which is then and'd or sext_in_reg'd to get
7407 /// the final result.
7408 bool InstCombiner::CanEvaluateInDifferentType(Value *V, const IntegerType *Ty,
7409                                               unsigned CastOpc,
7410                                               int &NumCastsRemoved) {
7411   // We can always evaluate constants in another type.
7412   if (isa<ConstantInt>(V))
7413     return true;
7414   
7415   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
7416   if (!I) return false;
7417   
7418   const IntegerType *OrigTy = cast<IntegerType>(V->getType());
7419   
7420   // If this is an extension or truncate, we can often eliminate it.
7421   if (isa<TruncInst>(I) || isa<ZExtInst>(I) || isa<SExtInst>(I)) {
7422     // If this is a cast from the destination type, we can trivially eliminate
7423     // it, and this will remove a cast overall.
7424     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty) {
7425       // If the first operand is itself a cast, and is eliminable, do not count
7426       // this as an eliminable cast.  We would prefer to eliminate those two
7427       // casts first.
7428       if (!isa<CastInst>(I->getOperand(0)) && I->hasOneUse())
7429         ++NumCastsRemoved;
7430       return true;
7431     }
7432   }
7433
7434   // We can't extend or shrink something that has multiple uses: doing so would
7435   // require duplicating the instruction in general, which isn't profitable.
7436   if (!I->hasOneUse()) return false;
7437
7438   switch (I->getOpcode()) {
7439   case Instruction::Add:
7440   case Instruction::Sub:
7441   case Instruction::Mul:
7442   case Instruction::And:
7443   case Instruction::Or:
7444   case Instruction::Xor:
7445     // These operators can all arbitrarily be extended or truncated.
7446     return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7447                                       NumCastsRemoved) &&
7448            CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, CastOpc,
7449                                       NumCastsRemoved);
7450
7451   case Instruction::Shl:
7452     // If we are truncating the result of this SHL, and if it's a shift of a
7453     // constant amount, we can always perform a SHL in a smaller type.
7454     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7455       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7456       if (BitWidth < OrigTy->getBitWidth() && 
7457           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth)
7458         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7459                                           NumCastsRemoved);
7460     }
7461     break;
7462   case Instruction::LShr:
7463     // If this is a truncate of a logical shr, we can truncate it to a smaller
7464     // lshr iff we know that the bits we would otherwise be shifting in are
7465     // already zeros.
7466     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
7467       uint32_t OrigBitWidth = OrigTy->getBitWidth();
7468       uint32_t BitWidth = Ty->getBitWidth();
7469       if (BitWidth < OrigBitWidth &&
7470           MaskedValueIsZero(I->getOperand(0),
7471             APInt::getHighBitsSet(OrigBitWidth, OrigBitWidth-BitWidth)) &&
7472           CI->getLimitedValue(BitWidth) < BitWidth) {
7473         return CanEvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, CastOpc,
7474                                           NumCastsRemoved);
7475       }
7476     }
7477     break;
7478   case Instruction::ZExt:
7479   case Instruction::SExt:
7480   case Instruction::Trunc:
7481     // If this is the same kind of case as our original (e.g. zext+zext), we
7482     // can safely replace it.  Note that replacing it does not reduce the number
7483     // of casts in the input.
7484     if (I->getOpcode() == CastOpc)
7485       return true;
7486     break;
7487   case Instruction::Select: {
7488     SelectInst *SI = cast<SelectInst>(I);
7489     return CanEvaluateInDifferentType(SI->getTrueValue(), Ty, CastOpc,
7490                                       NumCastsRemoved) &&
7491            CanEvaluateInDifferentType(SI->getFalseValue(), Ty, CastOpc,
7492                                       NumCastsRemoved);
7493   }
7494   case Instruction::PHI: {
7495     // We can change a phi if we can change all operands.
7496     PHINode *PN = cast<PHINode>(I);
7497     for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
7498       if (!CanEvaluateInDifferentType(PN->getIncomingValue(i), Ty, CastOpc,
7499                                       NumCastsRemoved))
7500         return false;
7501     return true;
7502   }
7503   default:
7504     // TODO: Can handle more cases here.
7505     break;
7506   }
7507   
7508   return false;
7509 }
7510
7511 /// EvaluateInDifferentType - Given an expression that 
7512 /// CanEvaluateInDifferentType returns true for, actually insert the code to
7513 /// evaluate the expression.
7514 Value *InstCombiner::EvaluateInDifferentType(Value *V, const Type *Ty, 
7515                                              bool isSigned) {
7516   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(V))
7517     return ConstantExpr::getIntegerCast(C, Ty, isSigned /*Sext or ZExt*/);
7518
7519   // Otherwise, it must be an instruction.
7520   Instruction *I = cast<Instruction>(V);
7521   Instruction *Res = 0;
7522   switch (I->getOpcode()) {
7523   case Instruction::Add:
7524   case Instruction::Sub:
7525   case Instruction::Mul:
7526   case Instruction::And:
7527   case Instruction::Or:
7528   case Instruction::Xor:
7529   case Instruction::AShr:
7530   case Instruction::LShr:
7531   case Instruction::Shl: {
7532     Value *LHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(0), Ty, isSigned);
7533     Value *RHS = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7534     Res = BinaryOperator::Create((Instruction::BinaryOps)I->getOpcode(),
7535                                  LHS, RHS);
7536     break;
7537   }    
7538   case Instruction::Trunc:
7539   case Instruction::ZExt:
7540   case Instruction::SExt:
7541     // If the source type of the cast is the type we're trying for then we can
7542     // just return the source.  There's no need to insert it because it is not
7543     // new.
7544     if (I->getOperand(0)->getType() == Ty)
7545       return I->getOperand(0);
7546     
7547     // Otherwise, must be the same type of cast, so just reinsert a new one.
7548     Res = CastInst::Create(cast<CastInst>(I)->getOpcode(), I->getOperand(0),
7549                            Ty);
7550     break;
7551   case Instruction::Select: {
7552     Value *True = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(1), Ty, isSigned);
7553     Value *False = EvaluateInDifferentType(I->getOperand(2), Ty, isSigned);
7554     Res = SelectInst::Create(I->getOperand(0), True, False);
7555     break;
7556   }
7557   case Instruction::PHI: {
7558     PHINode *OPN = cast<PHINode>(I);
7559     PHINode *NPN = PHINode::Create(Ty);
7560     for (unsigned i = 0, e = OPN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
7561       Value *V =EvaluateInDifferentType(OPN->getIncomingValue(i), Ty, isSigned);
7562       NPN->addIncoming(V, OPN->getIncomingBlock(i));
7563     }
7564     Res = NPN;
7565     break;
7566   }
7567   default: 
7568     // TODO: Can handle more cases here.
7569     assert(0 && "Unreachable!");
7570     break;
7571   }
7572   
7573   Res->takeName(I);
7574   return InsertNewInstBefore(Res, *I);
7575 }
7576
7577 /// @brief Implement the transforms common to all CastInst visitors.
7578 Instruction *InstCombiner::commonCastTransforms(CastInst &CI) {
7579   Value *Src = CI.getOperand(0);
7580
7581   // Many cases of "cast of a cast" are eliminable. If it's eliminable we just
7582   // eliminate it now.
7583   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
7584     if (Instruction::CastOps opc = 
7585         isEliminableCastPair(CSrc, CI.getOpcode(), CI.getType(), TD)) {
7586       // The first cast (CSrc) is eliminable so we need to fix up or replace
7587       // the second cast (CI). CSrc will then have a good chance of being dead.
7588       return CastInst::Create(opc, CSrc->getOperand(0), CI.getType());
7589     }
7590   }
7591
7592   // If we are casting a select then fold the cast into the select
7593   if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Src))
7594     if (Instruction *NV = FoldOpIntoSelect(CI, SI, this))
7595       return NV;
7596
7597   // If we are casting a PHI then fold the cast into the PHI
7598   if (isa<PHINode>(Src))
7599     if (Instruction *NV = FoldOpIntoPhi(CI))
7600       return NV;
7601   
7602   return 0;
7603 }
7604
7605 /// @brief Implement the transforms for cast of pointer (bitcast/ptrtoint)
7606 Instruction *InstCombiner::commonPointerCastTransforms(CastInst &CI) {
7607   Value *Src = CI.getOperand(0);
7608   
7609   if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Src)) {
7610     // If casting the result of a getelementptr instruction with no offset, turn
7611     // this into a cast of the original pointer!
7612     if (GEP->hasAllZeroIndices()) {
7613       // Changing the cast operand is usually not a good idea but it is safe
7614       // here because the pointer operand is being replaced with another 
7615       // pointer operand so the opcode doesn't need to change.
7616       AddToWorkList(GEP);
7617       CI.setOperand(0, GEP->getOperand(0));
7618       return &CI;
7619     }
7620     
7621     // If the GEP has a single use, and the base pointer is a bitcast, and the
7622     // GEP computes a constant offset, see if we can convert these three
7623     // instructions into fewer.  This typically happens with unions and other
7624     // non-type-safe code.
7625     if (GEP->hasOneUse() && isa<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))) {
7626       if (GEP->hasAllConstantIndices()) {
7627         // We are guaranteed to get a constant from EmitGEPOffset.
7628         ConstantInt *OffsetV = cast<ConstantInt>(EmitGEPOffset(GEP, CI, *this));
7629         int64_t Offset = OffsetV->getSExtValue();
7630         
7631         // Get the base pointer input of the bitcast, and the type it points to.
7632         Value *OrigBase = cast<BitCastInst>(GEP->getOperand(0))->getOperand(0);
7633         const Type *GEPIdxTy =
7634           cast<PointerType>(OrigBase->getType())->getElementType();
7635         if (GEPIdxTy->isSized()) {
7636           SmallVector<Value*, 8> NewIndices;
7637           
7638           // Start with the index over the outer type.  Note that the type size
7639           // might be zero (even if the offset isn't zero) if the indexed type
7640           // is something like [0 x {int, int}]
7641           const Type *IntPtrTy = TD->getIntPtrType();
7642           int64_t FirstIdx = 0;
7643           if (int64_t TySize = TD->getABITypeSize(GEPIdxTy)) {
7644             FirstIdx = Offset/TySize;
7645             Offset %= TySize;
7646           
7647             // Handle silly modulus not returning values values [0..TySize).
7648             if (Offset < 0) {
7649               --FirstIdx;
7650               Offset += TySize;
7651               assert(Offset >= 0);
7652             }
7653             assert((uint64_t)Offset < (uint64_t)TySize &&"Out of range offset");
7654           }
7655           
7656           NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, FirstIdx));
7657
7658           // Index into the types.  If we fail, set OrigBase to null.
7659           while (Offset) {
7660             if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(GEPIdxTy)) {
7661               const StructLayout *SL = TD->getStructLayout(STy);
7662               if (Offset < (int64_t)SL->getSizeInBytes()) {
7663                 unsigned Elt = SL->getElementContainingOffset(Offset);
7664                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Elt));
7665               
7666                 Offset -= SL->getElementOffset(Elt);
7667                 GEPIdxTy = STy->getElementType(Elt);
7668               } else {
7669                 // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7670                 Offset = 0;
7671                 OrigBase = 0;
7672               }
7673             } else if (isa<ArrayType>(GEPIdxTy) || isa<VectorType>(GEPIdxTy)) {
7674               const SequentialType *STy = cast<SequentialType>(GEPIdxTy);
7675               if (uint64_t EltSize = TD->getABITypeSize(STy->getElementType())){
7676                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy,Offset/EltSize));
7677                 Offset %= EltSize;
7678               } else {
7679                 NewIndices.push_back(ConstantInt::get(IntPtrTy, 0));
7680               }
7681               GEPIdxTy = STy->getElementType();
7682             } else {
7683               // Otherwise, we can't index into this, bail out.
7684               Offset = 0;
7685               OrigBase = 0;
7686             }
7687           }
7688           if (OrigBase) {
7689             // If we were able to index down into an element, create the GEP
7690             // and bitcast the result.  This eliminates one bitcast, potentially
7691             // two.
7692             Instruction *NGEP = GetElementPtrInst::Create(OrigBase, 
7693                                                           NewIndices.begin(),
7694                                                           NewIndices.end(), "");
7695             InsertNewInstBefore(NGEP, CI);
7696             NGEP->takeName(GEP);
7697             
7698             if (isa<BitCastInst>(CI))
7699               return new BitCastInst(NGEP, CI.getType());
7700             assert(isa<PtrToIntInst>(CI));
7701             return new PtrToIntInst(NGEP, CI.getType());
7702           }
7703         }
7704       }      
7705     }
7706   }
7707     
7708   return commonCastTransforms(CI);
7709 }
7710
7711
7712
7713 /// Only the TRUNC, ZEXT, SEXT, and BITCAST can both operand and result as
7714 /// integer types. This function implements the common transforms for all those
7715 /// cases.
7716 /// @brief Implement the transforms common to CastInst with integer operands
7717 Instruction *InstCombiner::commonIntCastTransforms(CastInst &CI) {
7718   if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
7719     return Result;
7720
7721   Value *Src = CI.getOperand(0);
7722   const Type *SrcTy = Src->getType();
7723   const Type *DestTy = CI.getType();
7724   uint32_t SrcBitSize = SrcTy->getPrimitiveSizeInBits();
7725   uint32_t DestBitSize = DestTy->getPrimitiveSizeInBits();
7726
7727   // See if we can simplify any instructions used by the LHS whose sole 
7728   // purpose is to compute bits we don't care about.
7729   APInt KnownZero(DestBitSize, 0), KnownOne(DestBitSize, 0);
7730   if (SimplifyDemandedBits(&CI, APInt::getAllOnesValue(DestBitSize),
7731                            KnownZero, KnownOne))
7732     return &CI;
7733
7734   // If the source isn't an instruction or has more than one use then we
7735   // can't do anything more. 
7736   Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src);
7737   if (!SrcI || !Src->hasOneUse())
7738     return 0;
7739
7740   // Attempt to propagate the cast into the instruction for int->int casts.
7741   int NumCastsRemoved = 0;
7742   if (!isa<BitCastInst>(CI) &&
7743       CanEvaluateInDifferentType(SrcI, cast<IntegerType>(DestTy),
7744                                  CI.getOpcode(), NumCastsRemoved)) {
7745     // If this cast is a truncate, evaluting in a different type always
7746     // eliminates the cast, so it is always a win.  If this is a zero-extension,
7747     // we need to do an AND to maintain the clear top-part of the computation,
7748     // so we require that the input have eliminated at least one cast.  If this
7749     // is a sign extension, we insert two new casts (to do the extension) so we
7750     // require that two casts have been eliminated.
7751     bool DoXForm;
7752     switch (CI.getOpcode()) {
7753     default:
7754       // All the others use floating point so we shouldn't actually 
7755       // get here because of the check above.
7756       assert(0 && "Unknown cast type");
7757     case Instruction::Trunc:
7758       DoXForm = true;
7759       break;
7760     case Instruction::ZExt:
7761       DoXForm = NumCastsRemoved >= 1;
7762       break;
7763     case Instruction::SExt:
7764       DoXForm = NumCastsRemoved >= 2;
7765       break;
7766     }
7767     
7768     if (DoXForm) {
7769       Value *Res = EvaluateInDifferentType(SrcI, DestTy, 
7770                                            CI.getOpcode() == Instruction::SExt);
7771       assert(Res->getType() == DestTy);
7772       switch (CI.getOpcode()) {
7773       default: assert(0 && "Unknown cast type!");
7774       case Instruction::Trunc:
7775       case Instruction::BitCast:
7776         // Just replace this cast with the result.
7777         return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
7778       case Instruction::ZExt: {
7779         // We need to emit an AND to clear the high bits.
7780         assert(SrcBitSize < DestBitSize && "Not a zext?");
7781         Constant *C = ConstantInt::get(APInt::getLowBitsSet(DestBitSize,
7782                                                             SrcBitSize));
7783         return BinaryOperator::CreateAnd(Res, C);
7784       }
7785       case Instruction::SExt:
7786         // We need to emit a cast to truncate, then a cast to sext.
7787         return CastInst::Create(Instruction::SExt,
7788             InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Res, Src->getType(), 
7789                              CI), DestTy);
7790       }
7791     }
7792   }
7793   
7794   Value *Op0 = SrcI->getNumOperands() > 0 ? SrcI->getOperand(0) : 0;
7795   Value *Op1 = SrcI->getNumOperands() > 1 ? SrcI->getOperand(1) : 0;
7796
7797   switch (SrcI->getOpcode()) {
7798   case Instruction::Add:
7799   case Instruction::Mul:
7800   case Instruction::And:
7801   case Instruction::Or:
7802   case Instruction::Xor:
7803     // If we are discarding information, rewrite.
7804     if (DestBitSize <= SrcBitSize && DestBitSize != 1) {
7805       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7806       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7807       // only be converting signedness, which is a noop.
7808       if (DestBitSize == SrcBitSize || 
7809           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy,TD) ||
7810           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7811         Instruction::CastOps opcode = CI.getOpcode();
7812         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7813         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7814         return BinaryOperator::Create(
7815             cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7816       }
7817     }
7818
7819     // cast (xor bool X, true) to int  --> xor (cast bool X to int), 1
7820     if (isa<ZExtInst>(CI) && SrcBitSize == 1 && 
7821         SrcI->getOpcode() == Instruction::Xor &&
7822         Op1 == ConstantInt::getTrue() &&
7823         (!Op0->hasOneUse() || !isa<CmpInst>(Op0))) {
7824       Value *New = InsertOperandCastBefore(Instruction::ZExt, Op0, DestTy, &CI);
7825       return BinaryOperator::CreateXor(New, ConstantInt::get(CI.getType(), 1));
7826     }
7827     break;
7828   case Instruction::SDiv:
7829   case Instruction::UDiv:
7830   case Instruction::SRem:
7831   case Instruction::URem:
7832     // If we are just changing the sign, rewrite.
7833     if (DestBitSize == SrcBitSize) {
7834       // Don't insert two casts if they cannot be eliminated.  We allow 
7835       // two casts to be inserted if the sizes are the same.  This could 
7836       // only be converting signedness, which is a noop.
7837       if (!ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op1, DestTy, TD) || 
7838           !ValueRequiresCast(CI.getOpcode(), Op0, DestTy, TD)) {
7839         Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7840                                               Op0, DestTy, SrcI);
7841         Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast, 
7842                                               Op1, DestTy, SrcI);
7843         return BinaryOperator::Create(
7844           cast<BinaryOperator>(SrcI)->getOpcode(), Op0c, Op1c);
7845       }
7846     }
7847     break;
7848
7849   case Instruction::Shl:
7850     // Allow changing the sign of the source operand.  Do not allow 
7851     // changing the size of the shift, UNLESS the shift amount is a 
7852     // constant.  We must not change variable sized shifts to a smaller 
7853     // size, because it is undefined to shift more bits out than exist 
7854     // in the value.
7855     if (DestBitSize == SrcBitSize ||
7856         (DestBitSize < SrcBitSize && isa<Constant>(Op1))) {
7857       Instruction::CastOps opcode = (DestBitSize == SrcBitSize ?
7858           Instruction::BitCast : Instruction::Trunc);
7859       Value *Op0c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op0, DestTy, SrcI);
7860       Value *Op1c = InsertOperandCastBefore(opcode, Op1, DestTy, SrcI);
7861       return BinaryOperator::CreateShl(Op0c, Op1c);
7862     }
7863     break;
7864   case Instruction::AShr:
7865     // If this is a signed shr, and if all bits shifted in are about to be
7866     // truncated off, turn it into an unsigned shr to allow greater
7867     // simplifications.
7868     if (DestBitSize < SrcBitSize &&
7869         isa<ConstantInt>(Op1)) {
7870       uint32_t ShiftAmt = cast<ConstantInt>(Op1)->getLimitedValue(SrcBitSize);
7871       if (SrcBitSize > ShiftAmt && SrcBitSize-ShiftAmt >= DestBitSize) {
7872         // Insert the new logical shift right.
7873         return BinaryOperator::CreateLShr(Op0, Op1);
7874       }
7875     }
7876     break;
7877   }
7878   return 0;
7879 }
7880
7881 Instruction *InstCombiner::visitTrunc(TruncInst &CI) {
7882   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
7883     return Result;
7884   
7885   Value *Src = CI.getOperand(0);
7886   const Type *Ty = CI.getType();
7887   uint32_t DestBitWidth = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
7888   uint32_t SrcBitWidth = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
7889   
7890   if (Instruction *SrcI = dyn_cast<Instruction>(Src)) {
7891     switch (SrcI->getOpcode()) {
7892     default: break;
7893     case Instruction::LShr:
7894       // We can shrink lshr to something smaller if we know the bits shifted in
7895       // are already zeros.
7896       if (ConstantInt *ShAmtV = dyn_cast<ConstantInt>(SrcI->getOperand(1))) {
7897         uint32_t ShAmt = ShAmtV->getLimitedValue(SrcBitWidth);
7898         
7899         // Get a mask for the bits shifting in.
7900         APInt Mask(APInt::getLowBitsSet(SrcBitWidth, ShAmt).shl(DestBitWidth));
7901         Value* SrcIOp0 = SrcI->getOperand(0);
7902         if (SrcI->hasOneUse() && MaskedValueIsZero(SrcIOp0, Mask)) {
7903           if (ShAmt >= DestBitWidth)        // All zeros.
7904             return ReplaceInstUsesWith(CI, Constant::getNullValue(Ty));
7905
7906           // Okay, we can shrink this.  Truncate the input, then return a new
7907           // shift.
7908           Value *V1 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcIOp0, Ty, CI);
7909           Value *V2 = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, SrcI->getOperand(1),
7910                                        Ty, CI);
7911           return BinaryOperator::CreateLShr(V1, V2);
7912         }
7913       } else {     // This is a variable shr.
7914         
7915         // Turn 'trunc (lshr X, Y) to bool' into '(X & (1 << Y)) != 0'.  This is
7916         // more LLVM instructions, but allows '1 << Y' to be hoisted if
7917         // loop-invariant and CSE'd.
7918         if (CI.getType() == Type::Int1Ty && SrcI->hasOneUse()) {
7919           Value *One = ConstantInt::get(SrcI->getType(), 1);
7920
7921           Value *V = InsertNewInstBefore(
7922               BinaryOperator::CreateShl(One, SrcI->getOperand(1),
7923                                      "tmp"), CI);
7924           V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAnd(V,
7925                                                             SrcI->getOperand(0),
7926                                                             "tmp"), CI);
7927           Value *Zero = Constant::getNullValue(V->getType());
7928           return new ICmpInst(ICmpInst::ICMP_NE, V, Zero);
7929         }
7930       }
7931       break;
7932     }
7933   }
7934   
7935   return 0;
7936 }
7937
7938 /// transformZExtICmp - Transform (zext icmp) to bitwise / integer operations
7939 /// in order to eliminate the icmp.
7940 Instruction *InstCombiner::transformZExtICmp(ICmpInst *ICI, Instruction &CI,
7941                                              bool DoXform) {
7942   // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
7943   // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
7944   // cast to integer to avoid the comparison.
7945   if (ConstantInt *Op1C = dyn_cast<ConstantInt>(ICI->getOperand(1))) {
7946     const APInt &Op1CV = Op1C->getValue();
7947       
7948     // zext (x <s  0) to i32 --> x>>u31      true if signbit set.
7949     // zext (x >s -1) to i32 --> (x>>u31)^1  true if signbit clear.
7950     if ((ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
7951         (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT &&Op1CV.isAllOnesValue())) {
7952       if (!DoXform) return ICI;
7953
7954       Value *In = ICI->getOperand(0);
7955       Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
7956                                    In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
7957       In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In, Sh,
7958                                                         In->getName()+".lobit"),
7959                                CI);
7960       if (In->getType() != CI.getType())
7961         In = CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(),
7962                                          false/*ZExt*/, "tmp", &CI);
7963
7964       if (ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SGT) {
7965         Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
7966         In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateXor(In, One,
7967                                                          In->getName()+".not"),
7968                                  CI);
7969       }
7970
7971       return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
7972     }
7973       
7974       
7975       
7976     // zext (X == 0) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7977     // zext (X == 0) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7978     // zext (X == 1) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7979     // zext (X == 2) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7980     // zext (X != 0) to i32 --> X        iff X has only the low bit set.
7981     // zext (X != 0) to i32 --> X>>1     iff X has only the 2nd bit set.
7982     // zext (X != 1) to i32 --> X^1      iff X has only the low bit set.
7983     // zext (X != 2) to i32 --> (X>>1)^1 iff X has only the 2nd bit set.
7984     if ((Op1CV == 0 || Op1CV.isPowerOf2()) && 
7985         // This only works for EQ and NE
7986         ICI->isEquality()) {
7987       // If Op1C some other power of two, convert:
7988       uint32_t BitWidth = Op1C->getType()->getBitWidth();
7989       APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
7990       APInt TypeMask(APInt::getAllOnesValue(BitWidth));
7991       ComputeMaskedBits(ICI->getOperand(0), TypeMask, KnownZero, KnownOne);
7992         
7993       APInt KnownZeroMask(~KnownZero);
7994       if (KnownZeroMask.isPowerOf2()) { // Exactly 1 possible 1?
7995         if (!DoXform) return ICI;
7996
7997         bool isNE = ICI->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
7998         if (Op1CV != 0 && (Op1CV != KnownZeroMask)) {
7999           // (X&4) == 2 --> false
8000           // (X&4) != 2 --> true
8001           Constant *Res = ConstantInt::get(Type::Int1Ty, isNE);
8002           Res = ConstantExpr::getZExt(Res, CI.getType());
8003           return ReplaceInstUsesWith(CI, Res);
8004         }
8005           
8006         uint32_t ShiftAmt = KnownZeroMask.logBase2();
8007         Value *In = ICI->getOperand(0);
8008         if (ShiftAmt) {
8009           // Perform a logical shr by shiftamt.
8010           // Insert the shift to put the result in the low bit.
8011           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateLShr(In,
8012                                   ConstantInt::get(In->getType(), ShiftAmt),
8013                                                    In->getName()+".lobit"), CI);
8014         }
8015           
8016         if ((Op1CV != 0) == isNE) { // Toggle the low bit.
8017           Constant *One = ConstantInt::get(In->getType(), 1);
8018           In = BinaryOperator::CreateXor(In, One, "tmp");
8019           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(In), CI);
8020         }
8021           
8022         if (CI.getType() == In->getType())
8023           return ReplaceInstUsesWith(CI, In);
8024         else
8025           return CastInst::CreateIntegerCast(In, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8026       }
8027     }
8028   }
8029
8030   return 0;
8031 }
8032
8033 Instruction *InstCombiner::visitZExt(ZExtInst &CI) {
8034   // If one of the common conversion will work ..
8035   if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8036     return Result;
8037
8038   Value *Src = CI.getOperand(0);
8039
8040   // If this is a cast of a cast
8041   if (CastInst *CSrc = dyn_cast<CastInst>(Src)) {   // A->B->C cast
8042     // If this is a TRUNC followed by a ZEXT then we are dealing with integral
8043     // types and if the sizes are just right we can convert this into a logical
8044     // 'and' which will be much cheaper than the pair of casts.
8045     if (isa<TruncInst>(CSrc)) {
8046       // Get the sizes of the types involved
8047       Value *A = CSrc->getOperand(0);
8048       uint32_t SrcSize = A->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8049       uint32_t MidSize = CSrc->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8050       uint32_t DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8051       // If we're actually extending zero bits and the trunc is a no-op
8052       if (MidSize < DstSize && SrcSize == DstSize) {
8053         // Replace both of the casts with an And of the type mask.
8054         APInt AndValue(APInt::getLowBitsSet(SrcSize, MidSize));
8055         Constant *AndConst = ConstantInt::get(AndValue);
8056         Instruction *And = 
8057           BinaryOperator::CreateAnd(CSrc->getOperand(0), AndConst);
8058         // Unfortunately, if the type changed, we need to cast it back.
8059         if (And->getType() != CI.getType()) {
8060           And->setName(CSrc->getName()+".mask");
8061           InsertNewInstBefore(And, CI);
8062           And = CastInst::CreateIntegerCast(And, CI.getType(), false/*ZExt*/);
8063         }
8064         return And;
8065       }
8066     }
8067   }
8068
8069   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(Src))
8070     return transformZExtICmp(ICI, CI);
8071
8072   BinaryOperator *SrcI = dyn_cast<BinaryOperator>(Src);
8073   if (SrcI && SrcI->getOpcode() == Instruction::Or) {
8074     // zext (or icmp, icmp) --> or (zext icmp), (zext icmp) if at least one
8075     // of the (zext icmp) will be transformed.
8076     ICmpInst *LHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(0));
8077     ICmpInst *RHS = dyn_cast<ICmpInst>(SrcI->getOperand(1));
8078     if (LHS && RHS && LHS->hasOneUse() && RHS->hasOneUse() &&
8079         (transformZExtICmp(LHS, CI, false) ||
8080          transformZExtICmp(RHS, CI, false))) {
8081       Value *LCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, LHS, CI.getType(), CI);
8082       Value *RCast = InsertCastBefore(Instruction::ZExt, RHS, CI.getType(), CI);
8083       return BinaryOperator::Create(Instruction::Or, LCast, RCast);
8084     }
8085   }
8086
8087   return 0;
8088 }
8089
8090 Instruction *InstCombiner::visitSExt(SExtInst &CI) {
8091   if (Instruction *I = commonIntCastTransforms(CI))
8092     return I;
8093   
8094   Value *Src = CI.getOperand(0);
8095   
8096   // Canonicalize sign-extend from i1 to a select.
8097   if (Src->getType() == Type::Int1Ty)
8098     return SelectInst::Create(Src,
8099                               ConstantInt::getAllOnesValue(CI.getType()),
8100                               Constant::getNullValue(CI.getType()));
8101
8102   // See if the value being truncated is already sign extended.  If so, just
8103   // eliminate the trunc/sext pair.
8104   if (getOpcode(Src) == Instruction::Trunc) {
8105     Value *Op = cast<User>(Src)->getOperand(0);
8106     unsigned OpBits   = cast<IntegerType>(Op->getType())->getBitWidth();
8107     unsigned MidBits  = cast<IntegerType>(Src->getType())->getBitWidth();
8108     unsigned DestBits = cast<IntegerType>(CI.getType())->getBitWidth();
8109     unsigned NumSignBits = ComputeNumSignBits(Op);
8110
8111     if (OpBits == DestBits) {
8112       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 24 sign
8113       // bits, it is already ready.
8114       if (NumSignBits > DestBits-MidBits)
8115         return ReplaceInstUsesWith(CI, Op);
8116     } else if (OpBits < DestBits) {
8117       // Op is i32, Mid is i8, and Dest is i64.  If Op has more than 24 sign
8118       // bits, just sext from i32.
8119       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8120         return new SExtInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8121     } else {
8122       // Op is i64, Mid is i8, and Dest is i32.  If Op has more than 56 sign
8123       // bits, just truncate to i32.
8124       if (NumSignBits > OpBits-MidBits)
8125         return new TruncInst(Op, CI.getType(), "tmp");
8126     }
8127   }
8128
8129   // If the input is a shl/ashr pair of a same constant, then this is a sign
8130   // extension from a smaller value.  If we could trust arbitrary bitwidth
8131   // integers, we could turn this into a truncate to the smaller bit and then
8132   // use a sext for the whole extension.  Since we don't, look deeper and check
8133   // for a truncate.  If the source and dest are the same type, eliminate the
8134   // trunc and extend and just do shifts.  For example, turn:
8135   //   %a = trunc i32 %i to i8
8136   //   %b = shl i8 %a, 6
8137   //   %c = ashr i8 %b, 6
8138   //   %d = sext i8 %c to i32
8139   // into:
8140   //   %a = shl i32 %i, 30
8141   //   %d = ashr i32 %a, 30
8142   Value *A = 0;
8143   ConstantInt *BA = 0, *CA = 0;
8144   if (match(Src, m_AShr(m_Shl(m_Value(A), m_ConstantInt(BA)),
8145                         m_ConstantInt(CA))) &&
8146       BA == CA && isa<TruncInst>(A)) {
8147     Value *I = cast<TruncInst>(A)->getOperand(0);
8148     if (I->getType() == CI.getType()) {
8149       unsigned MidSize = Src->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8150       unsigned SrcDstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8151       unsigned ShAmt = CA->getZExtValue()+SrcDstSize-MidSize;
8152       Constant *ShAmtV = ConstantInt::get(CI.getType(), ShAmt);
8153       I = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateShl(I, ShAmtV,
8154                                                         CI.getName()), CI);
8155       return BinaryOperator::CreateAShr(I, ShAmtV);
8156     }
8157   }
8158   
8159   return 0;
8160 }
8161
8162 /// FitsInFPType - Return a Constant* for the specified FP constant if it fits
8163 /// in the specified FP type without changing its value.
8164 static Constant *FitsInFPType(ConstantFP *CFP, const fltSemantics &Sem) {
8165   bool losesInfo;
8166   APFloat F = CFP->getValueAPF();
8167   (void)F.convert(Sem, APFloat::rmNearestTiesToEven, &losesInfo);
8168   if (!losesInfo)
8169     return ConstantFP::get(F);
8170   return 0;
8171 }
8172
8173 /// LookThroughFPExtensions - If this is an fp extension instruction, look
8174 /// through it until we get the source value.
8175 static Value *LookThroughFPExtensions(Value *V) {
8176   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V))
8177     if (I->getOpcode() == Instruction::FPExt)
8178       return LookThroughFPExtensions(I->getOperand(0));
8179   
8180   // If this value is a constant, return the constant in the smallest FP type
8181   // that can accurately represent it.  This allows us to turn
8182   // (float)((double)X+2.0) into x+2.0f.
8183   if (ConstantFP *CFP = dyn_cast<ConstantFP>(V)) {
8184     if (CFP->getType() == Type::PPC_FP128Ty)
8185       return V;  // No constant folding of this.
8186     // See if the value can be truncated to float and then reextended.
8187     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEsingle))
8188       return V;
8189     if (CFP->getType() == Type::DoubleTy)
8190       return V;  // Won't shrink.
8191     if (Value *V = FitsInFPType(CFP, APFloat::IEEEdouble))
8192       return V;
8193     // Don't try to shrink to various long double types.
8194   }
8195   
8196   return V;
8197 }
8198
8199 Instruction *InstCombiner::visitFPTrunc(FPTruncInst &CI) {
8200   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8201     return I;
8202   
8203   // If we have fptrunc(add (fpextend x), (fpextend y)), where x and y are
8204   // smaller than the destination type, we can eliminate the truncate by doing
8205   // the add as the smaller type.  This applies to add/sub/mul/div as well as
8206   // many builtins (sqrt, etc).
8207   BinaryOperator *OpI = dyn_cast<BinaryOperator>(CI.getOperand(0));
8208   if (OpI && OpI->hasOneUse()) {
8209     switch (OpI->getOpcode()) {
8210     default: break;
8211     case Instruction::Add:
8212     case Instruction::Sub:
8213     case Instruction::Mul:
8214     case Instruction::FDiv:
8215     case Instruction::FRem:
8216       const Type *SrcTy = OpI->getType();
8217       Value *LHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(0));
8218       Value *RHSTrunc = LookThroughFPExtensions(OpI->getOperand(1));
8219       if (LHSTrunc->getType() != SrcTy && 
8220           RHSTrunc->getType() != SrcTy) {
8221         unsigned DstSize = CI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8222         // If the source types were both smaller than the destination type of
8223         // the cast, do this xform.
8224         if (LHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize &&
8225             RHSTrunc->getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= DstSize) {
8226           LHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, LHSTrunc,
8227                                       CI.getType(), CI);
8228           RHSTrunc = InsertCastBefore(Instruction::FPExt, RHSTrunc,
8229                                       CI.getType(), CI);
8230           return BinaryOperator::Create(OpI->getOpcode(), LHSTrunc, RHSTrunc);
8231         }
8232       }
8233       break;  
8234     }
8235   }
8236   return 0;
8237 }
8238
8239 Instruction *InstCombiner::visitFPExt(CastInst &CI) {
8240   return commonCastTransforms(CI);
8241 }
8242
8243 Instruction *InstCombiner::visitFPToUI(FPToUIInst &FI) {
8244   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8245   if (OpI == 0)
8246     return commonCastTransforms(FI);
8247
8248   // fptoui(uitofp(X)) --> X
8249   // fptoui(sitofp(X)) --> X
8250   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8251   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8252   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8253   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8254   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8255       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8256       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() < /*extra bit for sign */
8257                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8258     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8259
8260   return commonCastTransforms(FI);
8261 }
8262
8263 Instruction *InstCombiner::visitFPToSI(FPToSIInst &FI) {
8264   Instruction *OpI = dyn_cast<Instruction>(FI.getOperand(0));
8265   if (OpI == 0)
8266     return commonCastTransforms(FI);
8267   
8268   // fptosi(sitofp(X)) --> X
8269   // fptosi(uitofp(X)) --> X
8270   // This is safe if the intermediate type has enough bits in its mantissa to
8271   // accurately represent all values of X.  For example, do not do this with
8272   // i64->float->i64.  This is also safe for sitofp case, because any negative
8273   // 'X' value would cause an undefined result for the fptoui. 
8274   if ((isa<UIToFPInst>(OpI) || isa<SIToFPInst>(OpI)) &&
8275       OpI->getOperand(0)->getType() == FI.getType() &&
8276       (int)FI.getType()->getPrimitiveSizeInBits() <= 
8277                     OpI->getType()->getFPMantissaWidth())
8278     return ReplaceInstUsesWith(FI, OpI->getOperand(0));
8279   
8280   return commonCastTransforms(FI);
8281 }
8282
8283 Instruction *InstCombiner::visitUIToFP(CastInst &CI) {
8284   return commonCastTransforms(CI);
8285 }
8286
8287 Instruction *InstCombiner::visitSIToFP(CastInst &CI) {
8288   return commonCastTransforms(CI);
8289 }
8290
8291 Instruction *InstCombiner::visitPtrToInt(CastInst &CI) {
8292   return commonPointerCastTransforms(CI);
8293 }
8294
8295 Instruction *InstCombiner::visitIntToPtr(IntToPtrInst &CI) {
8296   if (Instruction *I = commonCastTransforms(CI))
8297     return I;
8298   
8299   const Type *DestPointee = cast<PointerType>(CI.getType())->getElementType();
8300   if (!DestPointee->isSized()) return 0;
8301
8302   // If this is inttoptr(add (ptrtoint x), cst), try to turn this into a GEP.
8303   ConstantInt *Cst;
8304   Value *X;
8305   if (match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Cast<PtrToIntInst>(m_Value(X)),
8306                                     m_ConstantInt(Cst)))) {
8307     // If the source and destination operands have the same type, see if this
8308     // is a single-index GEP.
8309     if (X->getType() == CI.getType()) {
8310       // Get the size of the pointee type.
8311       uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8312
8313       // Convert the constant to intptr type.
8314       APInt Offset = Cst->getValue();
8315       Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8316
8317       // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8318       if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8319         Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8320         return GetElementPtrInst::Create(X, ConstantInt::get(Offset));
8321       }
8322     }
8323     // TODO: Could handle other cases, e.g. where add is indexing into field of
8324     // struct etc.
8325   } else if (CI.getOperand(0)->hasOneUse() &&
8326              match(CI.getOperand(0), m_Add(m_Value(X), m_ConstantInt(Cst)))) {
8327     // Otherwise, if this is inttoptr(add x, cst), try to turn this into an
8328     // "inttoptr+GEP" instead of "add+intptr".
8329     
8330     // Get the size of the pointee type.
8331     uint64_t Size = TD->getABITypeSize(DestPointee);
8332     
8333     // Convert the constant to intptr type.
8334     APInt Offset = Cst->getValue();
8335     Offset.sextOrTrunc(TD->getPointerSizeInBits());
8336     
8337     // If Offset is evenly divisible by Size, we can do this xform.
8338     if (Size && !APIntOps::srem(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size))){
8339       Offset = APIntOps::sdiv(Offset, APInt(Offset.getBitWidth(), Size));
8340       
8341       Instruction *P = InsertNewInstBefore(new IntToPtrInst(X, CI.getType(),
8342                                                             "tmp"), CI);
8343       return GetElementPtrInst::Create(P, ConstantInt::get(Offset), "tmp");
8344     }
8345   }
8346   return 0;
8347 }
8348
8349 Instruction *InstCombiner::visitBitCast(BitCastInst &CI) {
8350   // If the operands are integer typed then apply the integer transforms,
8351   // otherwise just apply the common ones.
8352   Value *Src = CI.getOperand(0);
8353   const Type *SrcTy = Src->getType();
8354   const Type *DestTy = CI.getType();
8355
8356   if (SrcTy->isInteger() && DestTy->isInteger()) {
8357     if (Instruction *Result = commonIntCastTransforms(CI))
8358       return Result;
8359   } else if (isa<PointerType>(SrcTy)) {
8360     if (Instruction *I = commonPointerCastTransforms(CI))
8361       return I;
8362   } else {
8363     if (Instruction *Result = commonCastTransforms(CI))
8364       return Result;
8365   }
8366
8367
8368   // Get rid of casts from one type to the same type. These are useless and can
8369   // be replaced by the operand.
8370   if (DestTy == Src->getType())
8371     return ReplaceInstUsesWith(CI, Src);
8372
8373   if (const PointerType *DstPTy = dyn_cast<PointerType>(DestTy)) {
8374     const PointerType *SrcPTy = cast<PointerType>(SrcTy);
8375     const Type *DstElTy = DstPTy->getElementType();
8376     const Type *SrcElTy = SrcPTy->getElementType();
8377     
8378     // If the address spaces don't match, don't eliminate the bitcast, which is
8379     // required for changing types.
8380     if (SrcPTy->getAddressSpace() != DstPTy->getAddressSpace())
8381       return 0;
8382     
8383     // If we are casting a malloc or alloca to a pointer to a type of the same
8384     // size, rewrite the allocation instruction to allocate the "right" type.
8385     if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(Src))
8386       if (Instruction *V = PromoteCastOfAllocation(CI, *AI))
8387         return V;
8388     
8389     // If the source and destination are pointers, and this cast is equivalent
8390     // to a getelementptr X, 0, 0, 0...  turn it into the appropriate gep.
8391     // This can enhance SROA and other transforms that want type-safe pointers.
8392     Constant *ZeroUInt = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
8393     unsigned NumZeros = 0;
8394     while (SrcElTy != DstElTy && 
8395            isa<CompositeType>(SrcElTy) && !isa<PointerType>(SrcElTy) &&
8396            SrcElTy->getNumContainedTypes() /* not "{}" */) {
8397       SrcElTy = cast<CompositeType>(SrcElTy)->getTypeAtIndex(ZeroUInt);
8398       ++NumZeros;
8399     }
8400
8401     // If we found a path from the src to dest, create the getelementptr now.
8402     if (SrcElTy == DstElTy) {
8403       SmallVector<Value*, 8> Idxs(NumZeros+1, ZeroUInt);
8404       return GetElementPtrInst::Create(Src, Idxs.begin(), Idxs.end(), "", 
8405                                        ((Instruction*) NULL));
8406     }
8407   }
8408
8409   if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(Src)) {
8410     if (SVI->hasOneUse()) {
8411       // Okay, we have (bitconvert (shuffle ..)).  Check to see if this is
8412       // a bitconvert to a vector with the same # elts.
8413       if (isa<VectorType>(DestTy) && 
8414           cast<VectorType>(DestTy)->getNumElements() ==
8415                 SVI->getType()->getNumElements() &&
8416           SVI->getType()->getNumElements() ==
8417             cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements()) {
8418         CastInst *Tmp;
8419         // If either of the operands is a cast from CI.getType(), then
8420         // evaluating the shuffle in the casted destination's type will allow
8421         // us to eliminate at least one cast.
8422         if (((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(0))) && 
8423              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy) ||
8424             ((Tmp = dyn_cast<CastInst>(SVI->getOperand(1))) && 
8425              Tmp->getOperand(0)->getType() == DestTy)) {
8426           Value *LHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8427                                                SVI->getOperand(0), DestTy, &CI);
8428           Value *RHS = InsertOperandCastBefore(Instruction::BitCast,
8429                                                SVI->getOperand(1), DestTy, &CI);
8430           // Return a new shuffle vector.  Use the same element ID's, as we
8431           // know the vector types match #elts.
8432           return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, SVI->getOperand(2));
8433         }
8434       }
8435     }
8436   }
8437   return 0;
8438 }
8439
8440 /// GetSelectFoldableOperands - We want to turn code that looks like this:
8441 ///   %C = or %A, %B
8442 ///   %D = select %cond, %C, %A
8443 /// into:
8444 ///   %C = select %cond, %B, 0
8445 ///   %D = or %A, %C
8446 ///
8447 /// Assuming that the specified instruction is an operand to the select, return
8448 /// a bitmask indicating which operands of this instruction are foldable if they
8449 /// equal the other incoming value of the select.
8450 ///
8451 static unsigned GetSelectFoldableOperands(Instruction *I) {
8452   switch (I->getOpcode()) {
8453   case Instruction::Add:
8454   case Instruction::Mul:
8455   case Instruction::And:
8456   case Instruction::Or:
8457   case Instruction::Xor:
8458     return 3;              // Can fold through either operand.
8459   case Instruction::Sub:   // Can only fold on the amount subtracted.
8460   case Instruction::Shl:   // Can only fold on the shift amount.
8461   case Instruction::LShr:
8462   case Instruction::AShr:
8463     return 1;
8464   default:
8465     return 0;              // Cannot fold
8466   }
8467 }
8468
8469 /// GetSelectFoldableConstant - For the same transformation as the previous
8470 /// function, return the identity constant that goes into the select.
8471 static Constant *GetSelectFoldableConstant(Instruction *I) {
8472   switch (I->getOpcode()) {
8473   default: assert(0 && "This cannot happen!"); abort();
8474   case Instruction::Add:
8475   case Instruction::Sub:
8476   case Instruction::Or:
8477   case Instruction::Xor:
8478   case Instruction::Shl:
8479   case Instruction::LShr:
8480   case Instruction::AShr:
8481     return Constant::getNullValue(I->getType());
8482   case Instruction::And:
8483     return Constant::getAllOnesValue(I->getType());
8484   case Instruction::Mul:
8485     return ConstantInt::get(I->getType(), 1);
8486   }
8487 }
8488
8489 /// FoldSelectOpOp - Here we have (select c, TI, FI), and we know that TI and FI
8490 /// have the same opcode and only one use each.  Try to simplify this.
8491 Instruction *InstCombiner::FoldSelectOpOp(SelectInst &SI, Instruction *TI,
8492                                           Instruction *FI) {
8493   if (TI->getNumOperands() == 1) {
8494     // If this is a non-volatile load or a cast from the same type,
8495     // merge.
8496     if (TI->isCast()) {
8497       if (TI->getOperand(0)->getType() != FI->getOperand(0)->getType())
8498         return 0;
8499     } else {
8500       return 0;  // unknown unary op.
8501     }
8502
8503     // Fold this by inserting a select from the input values.
8504     SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), TI->getOperand(0),
8505                                            FI->getOperand(0), SI.getName()+".v");
8506     InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8507     return CastInst::Create(Instruction::CastOps(TI->getOpcode()), NewSI, 
8508                             TI->getType());
8509   }
8510
8511   // Only handle binary operators here.
8512   if (!isa<BinaryOperator>(TI))
8513     return 0;
8514
8515   // Figure out if the operations have any operands in common.
8516   Value *MatchOp, *OtherOpT, *OtherOpF;
8517   bool MatchIsOpZero;
8518   if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(0)) {
8519     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8520     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8521     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8522     MatchIsOpZero = true;
8523   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(1)) {
8524     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8525     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8526     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8527     MatchIsOpZero = false;
8528   } else if (!TI->isCommutative()) {
8529     return 0;
8530   } else if (TI->getOperand(0) == FI->getOperand(1)) {
8531     MatchOp  = TI->getOperand(0);
8532     OtherOpT = TI->getOperand(1);
8533     OtherOpF = FI->getOperand(0);
8534     MatchIsOpZero = true;
8535   } else if (TI->getOperand(1) == FI->getOperand(0)) {
8536     MatchOp  = TI->getOperand(1);
8537     OtherOpT = TI->getOperand(0);
8538     OtherOpF = FI->getOperand(1);
8539     MatchIsOpZero = true;
8540   } else {
8541     return 0;
8542   }
8543
8544   // If we reach here, they do have operations in common.
8545   SelectInst *NewSI = SelectInst::Create(SI.getCondition(), OtherOpT,
8546                                          OtherOpF, SI.getName()+".v");
8547   InsertNewInstBefore(NewSI, SI);
8548
8549   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TI)) {
8550     if (MatchIsOpZero)
8551       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), MatchOp, NewSI);
8552     else
8553       return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), NewSI, MatchOp);
8554   }
8555   assert(0 && "Shouldn't get here");
8556   return 0;
8557 }
8558
8559 /// visitSelectInstWithICmp - Visit a SelectInst that has an
8560 /// ICmpInst as its first operand.
8561 ///
8562 Instruction *InstCombiner::visitSelectInstWithICmp(SelectInst &SI,
8563                                                    ICmpInst *ICI) {
8564   bool Changed = false;
8565   ICmpInst::Predicate Pred = ICI->getPredicate();
8566   Value *CmpLHS = ICI->getOperand(0);
8567   Value *CmpRHS = ICI->getOperand(1);
8568   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8569   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8570
8571   // Check cases where the comparison is with a constant that
8572   // can be adjusted to fit the min/max idiom. We may edit ICI in
8573   // place here, so make sure the select is the only user.
8574   if (ICI->hasOneUse())
8575     if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(CmpRHS)) {
8576       switch (Pred) {
8577       default: break;
8578       case ICmpInst::ICMP_ULT:
8579       case ICmpInst::ICMP_SLT: {
8580         // X < MIN ? T : F  -->  F
8581         if (CI->isMinValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SLT))
8582           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8583         // X < C ? X : C-1  -->  X > C-1 ? C-1 : X
8584         Constant *AdjustedRHS = SubOne(CI);
8585         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8586             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8587           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8588           CmpRHS = AdjustedRHS;
8589           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8590           ICI->setPredicate(Pred);
8591           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8592           SI.setOperand(1, TrueVal);
8593           SI.setOperand(2, FalseVal);
8594           Changed = true;
8595         }
8596         break;
8597       }
8598       case ICmpInst::ICMP_UGT:
8599       case ICmpInst::ICMP_SGT: {
8600         // X > MAX ? T : F  -->  F
8601         if (CI->isMaxValue(Pred == ICmpInst::ICMP_SGT))
8602           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8603         // X > C ? X : C+1  -->  X < C+1 ? C+1 : X
8604         Constant *AdjustedRHS = AddOne(CI);
8605         if ((CmpLHS == TrueVal && AdjustedRHS == FalseVal) ||
8606             (CmpLHS == FalseVal && AdjustedRHS == TrueVal)) {
8607           Pred = ICmpInst::getSwappedPredicate(Pred);
8608           CmpRHS = AdjustedRHS;
8609           std::swap(FalseVal, TrueVal);
8610           ICI->setPredicate(Pred);
8611           ICI->setOperand(1, CmpRHS);
8612           SI.setOperand(1, TrueVal);
8613           SI.setOperand(2, FalseVal);
8614           Changed = true;
8615         }
8616         break;
8617       }
8618       }
8619
8620       // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31   -> all ones if signed
8621       // (x >s -1) ? -1 : 0 -> ashr x, 31  -> all ones if not signed
8622       CmpInst::Predicate Pred = CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE;
8623       if (match(TrueVal, m_ConstantInt(-1)) &&
8624           match(FalseVal, m_ConstantInt(0)))
8625         Pred = ICI->getPredicate();
8626       else if (match(TrueVal, m_ConstantInt(0)) &&
8627                match(FalseVal, m_ConstantInt(-1)))
8628         Pred = CmpInst::getInversePredicate(ICI->getPredicate());
8629       
8630       if (Pred != CmpInst::BAD_ICMP_PREDICATE) {
8631         // If we are just checking for a icmp eq of a single bit and zext'ing it
8632         // to an integer, then shift the bit to the appropriate place and then
8633         // cast to integer to avoid the comparison.
8634         const APInt &Op1CV = CI->getValue();
8635     
8636         // sext (x <s  0) to i32 --> x>>s31      true if signbit set.
8637         // sext (x >s -1) to i32 --> (x>>s31)^-1  true if signbit clear.
8638         if ((Pred == ICmpInst::ICMP_SLT && Op1CV == 0) ||
8639             (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT && Op1CV.isAllOnesValue())) {
8640           Value *In = ICI->getOperand(0);
8641           Value *Sh = ConstantInt::get(In->getType(),
8642                                        In->getType()->getPrimitiveSizeInBits()-1);
8643           In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateAShr(In, Sh,
8644                                                           In->getName()+".lobit"),
8645                                    *ICI);
8646           if (In->getType() != SI.getType())
8647             In = CastInst::CreateIntegerCast(In, SI.getType(),
8648                                              true/*SExt*/, "tmp", ICI);
8649     
8650           if (Pred == ICmpInst::ICMP_SGT)
8651             In = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(In,
8652                                        In->getName()+".not"), *ICI);
8653     
8654           return ReplaceInstUsesWith(SI, In);
8655         }
8656       }
8657     }
8658
8659   if (CmpLHS == TrueVal && CmpRHS == FalseVal) {
8660     // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8661     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8662       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8663     // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8664     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8665       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8666     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8667
8668   } else if (CmpLHS == FalseVal && CmpRHS == TrueVal) {
8669     // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8670     if (Pred == ICmpInst::ICMP_EQ)
8671       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8672     // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8673     if (Pred == ICmpInst::ICMP_NE)
8674       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8675     /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer MIN/MAX
8676   }
8677
8678   /// NOTE: if we wanted to, this is where to detect integer ABS
8679
8680   return Changed ? &SI : 0;
8681 }
8682
8683 Instruction *InstCombiner::visitSelectInst(SelectInst &SI) {
8684   Value *CondVal = SI.getCondition();
8685   Value *TrueVal = SI.getTrueValue();
8686   Value *FalseVal = SI.getFalseValue();
8687
8688   // select true, X, Y  -> X
8689   // select false, X, Y -> Y
8690   if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(CondVal))
8691     return ReplaceInstUsesWith(SI, C->getZExtValue() ? TrueVal : FalseVal);
8692
8693   // select C, X, X -> X
8694   if (TrueVal == FalseVal)
8695     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8696
8697   if (isa<UndefValue>(TrueVal))   // select C, undef, X -> X
8698     return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8699   if (isa<UndefValue>(FalseVal))   // select C, X, undef -> X
8700     return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8701   if (isa<UndefValue>(CondVal)) {  // select undef, X, Y -> X or Y
8702     if (isa<Constant>(TrueVal))
8703       return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8704     else
8705       return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8706   }
8707
8708   if (SI.getType() == Type::Int1Ty) {
8709     if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal)) {
8710       if (C->getZExtValue()) {
8711         // Change: A = select B, true, C --> A = or B, C
8712         return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8713       } else {
8714         // Change: A = select B, false, C --> A = and !B, C
8715         Value *NotCond =
8716           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8717                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8718         return BinaryOperator::CreateAnd(NotCond, FalseVal);
8719       }
8720     } else if (ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8721       if (C->getZExtValue() == false) {
8722         // Change: A = select B, C, false --> A = and B, C
8723         return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8724       } else {
8725         // Change: A = select B, C, true --> A = or !B, C
8726         Value *NotCond =
8727           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8728                                              "not."+CondVal->getName()), SI);
8729         return BinaryOperator::CreateOr(NotCond, TrueVal);
8730       }
8731     }
8732     
8733     // select a, b, a  -> a&b
8734     // select a, a, b  -> a|b
8735     if (CondVal == TrueVal)
8736       return BinaryOperator::CreateOr(CondVal, FalseVal);
8737     else if (CondVal == FalseVal)
8738       return BinaryOperator::CreateAnd(CondVal, TrueVal);
8739   }
8740
8741   // Selecting between two integer constants?
8742   if (ConstantInt *TrueValC = dyn_cast<ConstantInt>(TrueVal))
8743     if (ConstantInt *FalseValC = dyn_cast<ConstantInt>(FalseVal)) {
8744       // select C, 1, 0 -> zext C to int
8745       if (FalseValC->isZero() && TrueValC->getValue() == 1) {
8746         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, CondVal, SI.getType());
8747       } else if (TrueValC->isZero() && FalseValC->getValue() == 1) {
8748         // select C, 0, 1 -> zext !C to int
8749         Value *NotCond =
8750           InsertNewInstBefore(BinaryOperator::CreateNot(CondVal,
8751                                                "not."+CondVal->getName()), SI);
8752         return CastInst::Create(Instruction::ZExt, NotCond, SI.getType());
8753       }
8754       
8755       // FIXME: Turn select 0/-1 and -1/0 into sext from condition!
8756
8757       if (ICmpInst *IC = dyn_cast<ICmpInst>(SI.getCondition())) {
8758
8759         // (x <s 0) ? -1 : 0 -> ashr x, 31
8760         if (TrueValC->isAllOnesValue() && FalseValC->isZero())
8761           if (ConstantInt *CmpCst = dyn_cast<ConstantInt>(IC->getOperand(1))) {
8762             if (IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_SLT && CmpCst->isZero()) {
8763               // The comparison constant and the result are not neccessarily the
8764               // same width. Make an all-ones value by inserting a AShr.
8765               Value *X = IC->getOperand(0);
8766               uint32_t Bits = X->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8767               Constant *ShAmt = ConstantInt::get(X->getType(), Bits-1);
8768               Instruction *SRA = BinaryOperator::Create(Instruction::AShr, X,
8769                                                         ShAmt, "ones");
8770               InsertNewInstBefore(SRA, SI);
8771               
8772               // Finally, convert to the type of the select RHS.  We figure out
8773               // if this requires a SExt, Trunc or BitCast based on the sizes.
8774               Instruction::CastOps opc = Instruction::BitCast;
8775               uint32_t SRASize = SRA->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8776               uint32_t SISize  = SI.getType()->getPrimitiveSizeInBits();
8777               if (SRASize < SISize)
8778                 opc = Instruction::SExt;
8779               else if (SRASize > SISize)
8780                 opc = Instruction::Trunc;
8781               return CastInst::Create(opc, SRA, SI.getType());
8782             }
8783           }
8784
8785
8786         // If one of the constants is zero (we know they can't both be) and we
8787         // have an icmp instruction with zero, and we have an 'and' with the
8788         // non-constant value, eliminate this whole mess.  This corresponds to
8789         // cases like this: ((X & 27) ? 27 : 0)
8790         if (TrueValC->isZero() || FalseValC->isZero())
8791           if (IC->isEquality() && isa<ConstantInt>(IC->getOperand(1)) &&
8792               cast<Constant>(IC->getOperand(1))->isNullValue())
8793             if (Instruction *ICA = dyn_cast<Instruction>(IC->getOperand(0)))
8794               if (ICA->getOpcode() == Instruction::And &&
8795                   isa<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)) &&
8796                   (ICA->getOperand(1) == TrueValC ||
8797                    ICA->getOperand(1) == FalseValC) &&
8798                   isOneBitSet(cast<ConstantInt>(ICA->getOperand(1)))) {
8799                 // Okay, now we know that everything is set up, we just don't
8800                 // know whether we have a icmp_ne or icmp_eq and whether the 
8801                 // true or false val is the zero.
8802                 bool ShouldNotVal = !TrueValC->isZero();
8803                 ShouldNotVal ^= IC->getPredicate() == ICmpInst::ICMP_NE;
8804                 Value *V = ICA;
8805                 if (ShouldNotVal)
8806                   V = InsertNewInstBefore(BinaryOperator::Create(
8807                                   Instruction::Xor, V, ICA->getOperand(1)), SI);
8808                 return ReplaceInstUsesWith(SI, V);
8809               }
8810       }
8811     }
8812
8813   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8814   if (FCmpInst *FCI = dyn_cast<FCmpInst>(CondVal)) {
8815     if (FCI->getOperand(0) == TrueVal && FCI->getOperand(1) == FalseVal) {
8816       // Transform (X == Y) ? X : Y  -> Y
8817       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8818         // This is not safe in general for floating point:  
8819         // consider X== -0, Y== +0.
8820         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8821         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8822         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8823               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8824             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8825              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8826         return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8827       }
8828       // Transform (X != Y) ? X : Y  -> X
8829       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8830         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8831       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8832
8833     } else if (FCI->getOperand(0) == FalseVal && FCI->getOperand(1) == TrueVal){
8834       // Transform (X == Y) ? Y : X  -> X
8835       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_OEQ) {
8836         // This is not safe in general for floating point:  
8837         // consider X== -0, Y== +0.
8838         // It becomes safe if either operand is a nonzero constant.
8839         ConstantFP *CFPt, *CFPf;
8840         if (((CFPt = dyn_cast<ConstantFP>(TrueVal)) &&
8841               !CFPt->getValueAPF().isZero()) ||
8842             ((CFPf = dyn_cast<ConstantFP>(FalseVal)) &&
8843              !CFPf->getValueAPF().isZero()))
8844           return ReplaceInstUsesWith(SI, FalseVal);
8845       }
8846       // Transform (X != Y) ? Y : X  -> Y
8847       if (FCI->getPredicate() == FCmpInst::FCMP_ONE)
8848         return ReplaceInstUsesWith(SI, TrueVal);
8849       // NOTE: if we wanted to, this is where to detect MIN/MAX
8850     }
8851     // NOTE: if we wanted to, this is where to detect ABS
8852   }
8853
8854   // See if we are selecting two values based on a comparison of the two values.
8855   if (ICmpInst *ICI = dyn_cast<ICmpInst>(CondVal))
8856     if (Instruction *Result = visitSelectInstWithICmp(SI, ICI))
8857       return Result;
8858
8859   if (Instruction *TI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8860     if (Instruction *FI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8861       if (TI->hasOneUse() && FI->hasOneUse()) {
8862         Instruction *AddOp = 0, *SubOp = 0;
8863
8864         // Turn (select C, (op X, Y), (op X, Z)) -> (op X, (select C, Y, Z))
8865         if (TI->getOpcode() == FI->getOpcode())
8866           if (Instruction *IV = FoldSelectOpOp(SI, TI, FI))
8867             return IV;
8868
8869         // Turn select C, (X+Y), (X-Y) --> (X+(select C, Y, (-Y))).  This is
8870         // even legal for FP.
8871         if (TI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8872             FI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8873           AddOp = FI; SubOp = TI;
8874         } else if (FI->getOpcode() == Instruction::Sub &&
8875                    TI->getOpcode() == Instruction::Add) {
8876           AddOp = TI; SubOp = FI;
8877         }
8878
8879         if (AddOp) {
8880           Value *OtherAddOp = 0;
8881           if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(0)) {
8882             OtherAddOp = AddOp->getOperand(1);
8883           } else if (SubOp->getOperand(0) == AddOp->getOperand(1)) {
8884             OtherAddOp = AddOp->getOperand(0);
8885           }
8886
8887           if (OtherAddOp) {
8888             // So at this point we know we have (Y -> OtherAddOp):
8889             //        select C, (add X, Y), (sub X, Z)
8890             Value *NegVal;  // Compute -Z
8891             if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SubOp->getOperand(1))) {
8892               NegVal = ConstantExpr::getNeg(C);
8893             } else {
8894               NegVal = InsertNewInstBefore(
8895                     BinaryOperator::CreateNeg(SubOp->getOperand(1), "tmp"), SI);
8896             }
8897
8898             Value *NewTrueOp = OtherAddOp;
8899             Value *NewFalseOp = NegVal;
8900             if (AddOp != TI)
8901               std::swap(NewTrueOp, NewFalseOp);
8902             Instruction *NewSel =
8903               SelectInst::Create(CondVal, NewTrueOp,
8904                                  NewFalseOp, SI.getName() + ".p");
8905
8906             NewSel = InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8907             return BinaryOperator::CreateAdd(SubOp->getOperand(0), NewSel);
8908           }
8909         }
8910       }
8911
8912   // See if we can fold the select into one of our operands.
8913   if (SI.getType()->isInteger()) {
8914     // See the comment above GetSelectFoldableOperands for a description of the
8915     // transformation we are doing here.
8916     if (Instruction *TVI = dyn_cast<Instruction>(TrueVal))
8917       if (TVI->hasOneUse() && TVI->getNumOperands() == 2 &&
8918           !isa<Constant>(FalseVal))
8919         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(TVI)) {
8920           unsigned OpToFold = 0;
8921           if ((SFO & 1) && FalseVal == TVI->getOperand(0)) {
8922             OpToFold = 1;
8923           } else  if ((SFO & 2) && FalseVal == TVI->getOperand(1)) {
8924             OpToFold = 2;
8925           }
8926
8927           if (OpToFold) {
8928             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(TVI);
8929             Instruction *NewSel =
8930               SelectInst::Create(SI.getCondition(),
8931                                  TVI->getOperand(2-OpToFold), C);
8932             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8933             NewSel->takeName(TVI);
8934             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(TVI))
8935               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), FalseVal, NewSel);
8936             else {
8937               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8938             }
8939           }
8940         }
8941
8942     if (Instruction *FVI = dyn_cast<Instruction>(FalseVal))
8943       if (FVI->hasOneUse() && FVI->getNumOperands() == 2 &&
8944           !isa<Constant>(TrueVal))
8945         if (unsigned SFO = GetSelectFoldableOperands(FVI)) {
8946           unsigned OpToFold = 0;
8947           if ((SFO & 1) && TrueVal == FVI->getOperand(0)) {
8948             OpToFold = 1;
8949           } else  if ((SFO & 2) && TrueVal == FVI->getOperand(1)) {
8950             OpToFold = 2;
8951           }
8952
8953           if (OpToFold) {
8954             Constant *C = GetSelectFoldableConstant(FVI);
8955             Instruction *NewSel =
8956               SelectInst::Create(SI.getCondition(), C,
8957                                  FVI->getOperand(2-OpToFold));
8958             InsertNewInstBefore(NewSel, SI);
8959             NewSel->takeName(FVI);
8960             if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(FVI))
8961               return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), TrueVal, NewSel);
8962             else
8963               assert(0 && "Unknown instruction!!");
8964           }
8965         }
8966   }
8967
8968   if (BinaryOperator::isNot(CondVal)) {
8969     SI.setOperand(0, BinaryOperator::getNotArgument(CondVal));
8970     SI.setOperand(1, FalseVal);
8971     SI.setOperand(2, TrueVal);
8972     return &SI;
8973   }
8974
8975   return 0;
8976 }
8977
8978 /// EnforceKnownAlignment - If the specified pointer points to an object that
8979 /// we control, modify the object's alignment to PrefAlign. This isn't
8980 /// often possible though. If alignment is important, a more reliable approach
8981 /// is to simply align all global variables and allocation instructions to
8982 /// their preferred alignment from the beginning.
8983 ///
8984 static unsigned EnforceKnownAlignment(Value *V,
8985                                       unsigned Align, unsigned PrefAlign) {
8986
8987   User *U = dyn_cast<User>(V);
8988   if (!U) return Align;
8989
8990   switch (getOpcode(U)) {
8991   default: break;
8992   case Instruction::BitCast:
8993     return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
8994   case Instruction::GetElementPtr: {
8995     // If all indexes are zero, it is just the alignment of the base pointer.
8996     bool AllZeroOperands = true;
8997     for (User::op_iterator i = U->op_begin() + 1, e = U->op_end(); i != e; ++i)
8998       if (!isa<Constant>(*i) ||
8999           !cast<Constant>(*i)->isNullValue()) {
9000         AllZeroOperands = false;
9001         break;
9002       }
9003
9004     if (AllZeroOperands) {
9005       // Treat this like a bitcast.
9006       return EnforceKnownAlignment(U->getOperand(0), Align, PrefAlign);
9007     }
9008     break;
9009   }
9010   }
9011
9012   if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(V)) {
9013     // If there is a large requested alignment and we can, bump up the alignment
9014     // of the global.
9015     if (!GV->isDeclaration()) {
9016       GV->setAlignment(PrefAlign);
9017       Align = PrefAlign;
9018     }
9019   } else if (AllocationInst *AI = dyn_cast<AllocationInst>(V)) {
9020     // If there is a requested alignment and if this is an alloca, round up.  We
9021     // don't do this for malloc, because some systems can't respect the request.
9022     if (isa<AllocaInst>(AI)) {
9023       AI->setAlignment(PrefAlign);
9024       Align = PrefAlign;
9025     }
9026   }
9027
9028   return Align;
9029 }
9030
9031 /// GetOrEnforceKnownAlignment - If the specified pointer has an alignment that
9032 /// we can determine, return it, otherwise return 0.  If PrefAlign is specified,
9033 /// and it is more than the alignment of the ultimate object, see if we can
9034 /// increase the alignment of the ultimate object, making this check succeed.
9035 unsigned InstCombiner::GetOrEnforceKnownAlignment(Value *V,
9036                                                   unsigned PrefAlign) {
9037   unsigned BitWidth = TD ? TD->getTypeSizeInBits(V->getType()) :
9038                       sizeof(PrefAlign) * CHAR_BIT;
9039   APInt Mask = APInt::getAllOnesValue(BitWidth);
9040   APInt KnownZero(BitWidth, 0), KnownOne(BitWidth, 0);
9041   ComputeMaskedBits(V, Mask, KnownZero, KnownOne);
9042   unsigned TrailZ = KnownZero.countTrailingOnes();
9043   unsigned Align = 1u << std::min(BitWidth - 1, TrailZ);
9044
9045   if (PrefAlign > Align)
9046     Align = EnforceKnownAlignment(V, Align, PrefAlign);
9047   
9048     // We don't need to make any adjustment.
9049   return Align;
9050 }
9051
9052 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemTransfer(MemIntrinsic *MI) {
9053   unsigned DstAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(1));
9054   unsigned SrcAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getOperand(2));
9055   unsigned MinAlign = std::min(DstAlign, SrcAlign);
9056   unsigned CopyAlign = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9057
9058   if (CopyAlign < MinAlign) {
9059     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, MinAlign));
9060     return MI;
9061   }
9062   
9063   // If MemCpyInst length is 1/2/4/8 bytes then replace memcpy with
9064   // load/store.
9065   ConstantInt *MemOpLength = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getOperand(3));
9066   if (MemOpLength == 0) return 0;
9067   
9068   // Source and destination pointer types are always "i8*" for intrinsic.  See
9069   // if the size is something we can handle with a single primitive load/store.
9070   // A single load+store correctly handles overlapping memory in the memmove
9071   // case.
9072   unsigned Size = MemOpLength->getZExtValue();
9073   if (Size == 0) return MI;  // Delete this mem transfer.
9074   
9075   if (Size > 8 || (Size&(Size-1)))
9076     return 0;  // If not 1/2/4/8 bytes, exit.
9077   
9078   // Use an integer load+store unless we can find something better.
9079   Type *NewPtrTy = PointerType::getUnqual(IntegerType::get(Size<<3));
9080   
9081   // Memcpy forces the use of i8* for the source and destination.  That means
9082   // that if you're using memcpy to move one double around, you'll get a cast
9083   // from double* to i8*.  We'd much rather use a double load+store rather than
9084   // an i64 load+store, here because this improves the odds that the source or
9085   // dest address will be promotable.  See if we can find a better type than the
9086   // integer datatype.
9087   if (Value *Op = getBitCastOperand(MI->getOperand(1))) {
9088     const Type *SrcETy = cast<PointerType>(Op->getType())->getElementType();
9089     if (SrcETy->isSized() && TD->getTypeStoreSize(SrcETy) == Size) {
9090       // The SrcETy might be something like {{{double}}} or [1 x double].  Rip
9091       // down through these levels if so.
9092       while (!SrcETy->isSingleValueType()) {
9093         if (const StructType *STy = dyn_cast<StructType>(SrcETy)) {
9094           if (STy->getNumElements() == 1)
9095             SrcETy = STy->getElementType(0);
9096           else
9097             break;
9098         } else if (const ArrayType *ATy = dyn_cast<ArrayType>(SrcETy)) {
9099           if (ATy->getNumElements() == 1)
9100             SrcETy = ATy->getElementType();
9101           else
9102             break;
9103         } else
9104           break;
9105       }
9106       
9107       if (SrcETy->isSingleValueType())
9108         NewPtrTy = PointerType::getUnqual(SrcETy);
9109     }
9110   }
9111   
9112   
9113   // If the memcpy/memmove provides better alignment info than we can
9114   // infer, use it.
9115   SrcAlign = std::max(SrcAlign, CopyAlign);
9116   DstAlign = std::max(DstAlign, CopyAlign);
9117   
9118   Value *Src = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(2), NewPtrTy, *MI);
9119   Value *Dest = InsertBitCastBefore(MI->getOperand(1), NewPtrTy, *MI);
9120   Instruction *L = new LoadInst(Src, "tmp", false, SrcAlign);
9121   InsertNewInstBefore(L, *MI);
9122   InsertNewInstBefore(new StoreInst(L, Dest, false, DstAlign), *MI);
9123
9124   // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9125   MI->setOperand(3, Constant::getNullValue(MemOpLength->getType()));
9126   return MI;
9127 }
9128
9129 Instruction *InstCombiner::SimplifyMemSet(MemSetInst *MI) {
9130   unsigned Alignment = GetOrEnforceKnownAlignment(MI->getDest());
9131   if (MI->getAlignment()->getZExtValue() < Alignment) {
9132     MI->setAlignment(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Alignment));
9133     return MI;
9134   }
9135   
9136   // Extract the length and alignment and fill if they are constant.
9137   ConstantInt *LenC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getLength());
9138   ConstantInt *FillC = dyn_cast<ConstantInt>(MI->getValue());
9139   if (!LenC || !FillC || FillC->getType() != Type::Int8Ty)
9140     return 0;
9141   uint64_t Len = LenC->getZExtValue();
9142   Alignment = MI->getAlignment()->getZExtValue();
9143   
9144   // If the length is zero, this is a no-op
9145   if (Len == 0) return MI; // memset(d,c,0,a) -> noop
9146   
9147   // memset(s,c,n) -> store s, c (for n=1,2,4,8)
9148   if (Len <= 8 && isPowerOf2_32((uint32_t)Len)) {
9149     const Type *ITy = IntegerType::get(Len*8);  // n=1 -> i8.
9150     
9151     Value *Dest = MI->getDest();
9152     Dest = InsertBitCastBefore(Dest, PointerType::getUnqual(ITy), *MI);
9153
9154     // Alignment 0 is identity for alignment 1 for memset, but not store.
9155     if (Alignment == 0) Alignment = 1;
9156     
9157     // Extract the fill value and store.
9158     uint64_t Fill = FillC->getZExtValue()*0x0101010101010101ULL;
9159     InsertNewInstBefore(new StoreInst(ConstantInt::get(ITy, Fill), Dest, false,
9160                                       Alignment), *MI);
9161     
9162     // Set the size of the copy to 0, it will be deleted on the next iteration.
9163     MI->setLength(Constant::getNullValue(LenC->getType()));
9164     return MI;
9165   }
9166
9167   return 0;
9168 }
9169
9170
9171 /// visitCallInst - CallInst simplification.  This mostly only handles folding 
9172 /// of intrinsic instructions.  For normal calls, it allows visitCallSite to do
9173 /// the heavy lifting.
9174 ///
9175 Instruction *InstCombiner::visitCallInst(CallInst &CI) {
9176   IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(&CI);
9177   if (!II) return visitCallSite(&CI);
9178   
9179   // Intrinsics cannot occur in an invoke, so handle them here instead of in
9180   // visitCallSite.
9181   if (MemIntrinsic *MI = dyn_cast<MemIntrinsic>(II)) {
9182     bool Changed = false;
9183
9184     // memmove/cpy/set of zero bytes is a noop.
9185     if (Constant *NumBytes = dyn_cast<Constant>(MI->getLength())) {
9186       if (NumBytes->isNullValue()) return EraseInstFromFunction(CI);
9187
9188       if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(NumBytes))
9189         if (CI->getZExtValue() == 1) {
9190           // Replace the instruction with just byte operations.  We would
9191           // transform other cases to loads/stores, but we don't know if
9192           // alignment is sufficient.
9193         }
9194     }
9195
9196     // If we have a memmove and the source operation is a constant global,
9197     // then the source and dest pointers can't alias, so we can change this
9198     // into a call to memcpy.
9199     if (MemMoveInst *MMI = dyn_cast<MemMoveInst>(MI)) {
9200       if (GlobalVariable *GVSrc = dyn_cast<GlobalVariable>(MMI->getSource()))
9201         if (GVSrc->isConstant()) {
9202           Module *M = CI.getParent()->getParent()->getParent();
9203           Intrinsic::ID MemCpyID = Intrinsic::memcpy;
9204           const Type *Tys[1];
9205           Tys[0] = CI.getOperand(3)->getType();
9206           CI.setOperand(0, 
9207                         Intrinsic::getDeclaration(M, MemCpyID, Tys, 1));
9208           Changed = true;
9209         }
9210
9211       // memmove(x,x,size) -> noop.
9212       if (MMI->getSource() == MMI->getDest())
9213         return EraseInstFromFunction(CI);
9214     }
9215
9216     // If we can determine a pointer alignment that is bigger than currently
9217     // set, update the alignment.
9218     if (isa<MemCpyInst>(MI) || isa<MemMoveInst>(MI)) {
9219       if (Instruction *I = SimplifyMemTransfer(MI))
9220         return I;
9221     } else if (MemSetInst *MSI = dyn_cast<MemSetInst>(MI)) {
9222       if (Instruction *I = SimplifyMemSet(MSI))
9223         return I;
9224     }
9225           
9226     if (Changed) return II;
9227   }
9228   
9229   switch (II->getIntrinsicID()) {
9230   default: break;
9231   case Intrinsic::bswap:
9232     // bswap(bswap(x)) -> x
9233     if (IntrinsicInst *Operand = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1)))
9234       if (Operand->getIntrinsicID() == Intrinsic::bswap)
9235         return ReplaceInstUsesWith(CI, Operand->getOperand(1));
9236     break;
9237   case Intrinsic::ppc_altivec_lvx:
9238   case Intrinsic::ppc_altivec_lvxl:
9239   case Intrinsic::x86_sse_loadu_ps:
9240   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_pd:
9241   case Intrinsic::x86_sse2_loadu_dq:
9242     // Turn PPC lvx     -> load if the pointer is known aligned.
9243     // Turn X86 loadups -> load if the pointer is known aligned.
9244     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9245       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),
9246                                        PointerType::getUnqual(II->getType()),
9247                                        CI);
9248       return new LoadInst(Ptr);
9249     }
9250     break;
9251   case Intrinsic::ppc_altivec_stvx:
9252   case Intrinsic::ppc_altivec_stvxl:
9253     // Turn stvx -> store if the pointer is known aligned.
9254     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(2), 16) >= 16) {
9255       const Type *OpPtrTy = 
9256         PointerType::getUnqual(II->getOperand(1)->getType());
9257       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(2), OpPtrTy, CI);
9258       return new StoreInst(II->getOperand(1), Ptr);
9259     }
9260     break;
9261   case Intrinsic::x86_sse_storeu_ps:
9262   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_pd:
9263   case Intrinsic::x86_sse2_storeu_dq:
9264     // Turn X86 storeu -> store if the pointer is known aligned.
9265     if (GetOrEnforceKnownAlignment(II->getOperand(1), 16) >= 16) {
9266       const Type *OpPtrTy = 
9267         PointerType::getUnqual(II->getOperand(2)->getType());
9268       Value *Ptr = InsertBitCastBefore(II->getOperand(1), OpPtrTy, CI);
9269       return new StoreInst(II->getOperand(2), Ptr);
9270     }
9271     break;
9272     
9273   case Intrinsic::x86_sse_cvttss2si: {
9274     // These intrinsics only demands the 0th element of its input vector.  If
9275     // we can simplify the input based on that, do so now.
9276     uint64_t UndefElts;
9277     if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(II->getOperand(1), 1, 
9278                                               UndefElts)) {
9279       II->setOperand(1, V);
9280       return II;
9281     }
9282     break;
9283   }
9284     
9285   case Intrinsic::ppc_altivec_vperm:
9286     // Turn vperm(V1,V2,mask) -> shuffle(V1,V2,mask) if mask is a constant.
9287     if (ConstantVector *Mask = dyn_cast<ConstantVector>(II->getOperand(3))) {
9288       assert(Mask->getNumOperands() == 16 && "Bad type for intrinsic!");
9289       
9290       // Check that all of the elements are integer constants or undefs.
9291       bool AllEltsOk = true;
9292       for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9293         if (!isa<ConstantInt>(Mask->getOperand(i)) && 
9294             !isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i))) {
9295           AllEltsOk = false;
9296           break;
9297         }
9298       }
9299       
9300       if (AllEltsOk) {
9301         // Cast the input vectors to byte vectors.
9302         Value *Op0 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(1),Mask->getType(),CI);
9303         Value *Op1 =InsertBitCastBefore(II->getOperand(2),Mask->getType(),CI);
9304         Value *Result = UndefValue::get(Op0->getType());
9305         
9306         // Only extract each element once.
9307         Value *ExtractedElts[32];
9308         memset(ExtractedElts, 0, sizeof(ExtractedElts));
9309         
9310         for (unsigned i = 0; i != 16; ++i) {
9311           if (isa<UndefValue>(Mask->getOperand(i)))
9312             continue;
9313           unsigned Idx=cast<ConstantInt>(Mask->getOperand(i))->getZExtValue();
9314           Idx &= 31;  // Match the hardware behavior.
9315           
9316           if (ExtractedElts[Idx] == 0) {
9317             Instruction *Elt = 
9318               new ExtractElementInst(Idx < 16 ? Op0 : Op1, Idx&15, "tmp");
9319             InsertNewInstBefore(Elt, CI);
9320             ExtractedElts[Idx] = Elt;
9321           }
9322         
9323           // Insert this value into the result vector.
9324           Result = InsertElementInst::Create(Result, ExtractedElts[Idx],
9325                                              i, "tmp");
9326           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Result), CI);
9327         }
9328         return CastInst::Create(Instruction::BitCast, Result, CI.getType());
9329       }
9330     }
9331     break;
9332
9333   case Intrinsic::stackrestore: {
9334     // If the save is right next to the restore, remove the restore.  This can
9335     // happen when variable allocas are DCE'd.
9336     if (IntrinsicInst *SS = dyn_cast<IntrinsicInst>(II->getOperand(1))) {
9337       if (SS->getIntrinsicID() == Intrinsic::stacksave) {
9338         BasicBlock::iterator BI = SS;
9339         if (&*++BI == II)
9340           return EraseInstFromFunction(CI);
9341       }
9342     }
9343     
9344     // Scan down this block to see if there is another stack restore in the
9345     // same block without an intervening call/alloca.
9346     BasicBlock::iterator BI = II;
9347     TerminatorInst *TI = II->getParent()->getTerminator();
9348     bool CannotRemove = false;
9349     for (++BI; &*BI != TI; ++BI) {
9350       if (isa<AllocaInst>(BI)) {
9351         CannotRemove = true;
9352         break;
9353       }
9354       if (CallInst *BCI = dyn_cast<CallInst>(BI)) {
9355         if (IntrinsicInst *II = dyn_cast<IntrinsicInst>(BCI)) {
9356           // If there is a stackrestore below this one, remove this one.
9357           if (II->getIntrinsicID() == Intrinsic::stackrestore)
9358             return EraseInstFromFunction(CI);
9359           // Otherwise, ignore the intrinsic.
9360         } else {
9361           // If we found a non-intrinsic call, we can't remove the stack
9362           // restore.
9363           CannotRemove = true;
9364           break;
9365         }
9366       }
9367     }
9368     
9369     // If the stack restore is in a return/unwind block and if there are no
9370     // allocas or calls between the restore and the return, nuke the restore.
9371     if (!CannotRemove && (isa<ReturnInst>(TI) || isa<UnwindInst>(TI)))
9372       return EraseInstFromFunction(CI);
9373     break;
9374   }
9375   }
9376
9377   return visitCallSite(II);
9378 }
9379
9380 // InvokeInst simplification
9381 //
9382 Instruction *InstCombiner::visitInvokeInst(InvokeInst &II) {
9383   return visitCallSite(&II);
9384 }
9385
9386 /// isSafeToEliminateVarargsCast - If this cast does not affect the value 
9387 /// passed through the varargs area, we can eliminate the use of the cast.
9388 static bool isSafeToEliminateVarargsCast(const CallSite CS,
9389                                          const CastInst * const CI,
9390                                          const TargetData * const TD,
9391                                          const int ix) {
9392   if (!CI->isLosslessCast())
9393     return false;
9394
9395   // The size of ByVal arguments is derived from the type, so we
9396   // can't change to a type with a different size.  If the size were
9397   // passed explicitly we could avoid this check.
9398   if (!CS.paramHasAttr(ix, Attribute::ByVal))
9399     return true;
9400
9401   const Type* SrcTy = 
9402             cast<PointerType>(CI->getOperand(0)->getType())->getElementType();
9403   const Type* DstTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
9404   if (!SrcTy->isSized() || !DstTy->isSized())
9405     return false;
9406   if (TD->getABITypeSize(SrcTy) != TD->getABITypeSize(DstTy))
9407     return false;
9408   return true;
9409 }
9410
9411 // visitCallSite - Improvements for call and invoke instructions.
9412 //
9413 Instruction *InstCombiner::visitCallSite(CallSite CS) {
9414   bool Changed = false;
9415
9416   // If the callee is a constexpr cast of a function, attempt to move the cast
9417   // to the arguments of the call/invoke.
9418   if (transformConstExprCastCall(CS)) return 0;
9419
9420   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9421
9422   if (Function *CalleeF = dyn_cast<Function>(Callee))
9423     if (CalleeF->getCallingConv() != CS.getCallingConv()) {
9424       Instruction *OldCall = CS.getInstruction();
9425       // If the call and callee calling conventions don't match, this call must
9426       // be unreachable, as the call is undefined.
9427       new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9428                     UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), 
9429                                     OldCall);
9430       if (!OldCall->use_empty())
9431         OldCall->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(OldCall->getType()));
9432       if (isa<CallInst>(OldCall))   // Not worth removing an invoke here.
9433         return EraseInstFromFunction(*OldCall);
9434       return 0;
9435     }
9436
9437   if (isa<ConstantPointerNull>(Callee) || isa<UndefValue>(Callee)) {
9438     // This instruction is not reachable, just remove it.  We insert a store to
9439     // undef so that we know that this code is not reachable, despite the fact
9440     // that we can't modify the CFG here.
9441     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
9442                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)),
9443                   CS.getInstruction());
9444
9445     if (!CS.getInstruction()->use_empty())
9446       CS.getInstruction()->
9447         replaceAllUsesWith(UndefValue::get(CS.getInstruction()->getType()));
9448
9449     if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(CS.getInstruction())) {
9450       // Don't break the CFG, insert a dummy cond branch.
9451       BranchInst::Create(II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9452                          ConstantInt::getTrue(), II);
9453     }
9454     return EraseInstFromFunction(*CS.getInstruction());
9455   }
9456
9457   if (BitCastInst *BC = dyn_cast<BitCastInst>(Callee))
9458     if (IntrinsicInst *In = dyn_cast<IntrinsicInst>(BC->getOperand(0)))
9459       if (In->getIntrinsicID() == Intrinsic::init_trampoline)
9460         return transformCallThroughTrampoline(CS);
9461
9462   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9463   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9464   if (FTy->isVarArg()) {
9465     int ix = FTy->getNumParams() + (isa<InvokeInst>(Callee) ? 3 : 1);
9466     // See if we can optimize any arguments passed through the varargs area of
9467     // the call.
9468     for (CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin()+FTy->getNumParams(),
9469            E = CS.arg_end(); I != E; ++I, ++ix) {
9470       CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*I);
9471       if (CI && isSafeToEliminateVarargsCast(CS, CI, TD, ix)) {
9472         *I = CI->getOperand(0);
9473         Changed = true;
9474       }
9475     }
9476   }
9477
9478   if (isa<InlineAsm>(Callee) && !CS.doesNotThrow()) {
9479     // Inline asm calls cannot throw - mark them 'nounwind'.
9480     CS.setDoesNotThrow();
9481     Changed = true;
9482   }
9483
9484   return Changed ? CS.getInstruction() : 0;
9485 }
9486
9487 // transformConstExprCastCall - If the callee is a constexpr cast of a function,
9488 // attempt to move the cast to the arguments of the call/invoke.
9489 //
9490 bool InstCombiner::transformConstExprCastCall(CallSite CS) {
9491   if (!isa<ConstantExpr>(CS.getCalledValue())) return false;
9492   ConstantExpr *CE = cast<ConstantExpr>(CS.getCalledValue());
9493   if (CE->getOpcode() != Instruction::BitCast || 
9494       !isa<Function>(CE->getOperand(0)))
9495     return false;
9496   Function *Callee = cast<Function>(CE->getOperand(0));
9497   Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9498   const AttrListPtr &CallerPAL = CS.getAttributes();
9499
9500   // Okay, this is a cast from a function to a different type.  Unless doing so
9501   // would cause a type conversion of one of our arguments, change this call to
9502   // be a direct call with arguments casted to the appropriate types.
9503   //
9504   const FunctionType *FT = Callee->getFunctionType();
9505   const Type *OldRetTy = Caller->getType();
9506   const Type *NewRetTy = FT->getReturnType();
9507
9508   if (isa<StructType>(NewRetTy))
9509     return false; // TODO: Handle multiple return values.
9510
9511   // Check to see if we are changing the return type...
9512   if (OldRetTy != NewRetTy) {
9513     if (Callee->isDeclaration() &&
9514         // Conversion is ok if changing from one pointer type to another or from
9515         // a pointer to an integer of the same size.
9516         !((isa<PointerType>(OldRetTy) || OldRetTy == TD->getIntPtrType()) &&
9517           (isa<PointerType>(NewRetTy) || NewRetTy == TD->getIntPtrType())))
9518       return false;   // Cannot transform this return value.
9519
9520     if (!Caller->use_empty() &&
9521         // void -> non-void is handled specially
9522         NewRetTy != Type::VoidTy && !CastInst::isCastable(NewRetTy, OldRetTy))
9523       return false;   // Cannot transform this return value.
9524
9525     if (!CallerPAL.isEmpty() && !Caller->use_empty()) {
9526       Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9527       if (RAttrs & Attribute::typeIncompatible(NewRetTy))
9528         return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9529     }
9530
9531     // If the callsite is an invoke instruction, and the return value is used by
9532     // a PHI node in a successor, we cannot change the return type of the call
9533     // because there is no place to put the cast instruction (without breaking
9534     // the critical edge).  Bail out in this case.
9535     if (!Caller->use_empty())
9536       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller))
9537         for (Value::use_iterator UI = II->use_begin(), E = II->use_end();
9538              UI != E; ++UI)
9539           if (PHINode *PN = dyn_cast<PHINode>(*UI))
9540             if (PN->getParent() == II->getNormalDest() ||
9541                 PN->getParent() == II->getUnwindDest())
9542               return false;
9543   }
9544
9545   unsigned NumActualArgs = unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin());
9546   unsigned NumCommonArgs = std::min(FT->getNumParams(), NumActualArgs);
9547
9548   CallSite::arg_iterator AI = CS.arg_begin();
9549   for (unsigned i = 0, e = NumCommonArgs; i != e; ++i, ++AI) {
9550     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9551     const Type *ActTy = (*AI)->getType();
9552
9553     if (!CastInst::isCastable(ActTy, ParamTy))
9554       return false;   // Cannot transform this parameter value.
9555
9556     if (CallerPAL.getParamAttributes(i + 1) 
9557         & Attribute::typeIncompatible(ParamTy))
9558       return false;   // Attribute not compatible with transformed value.
9559
9560     // Converting from one pointer type to another or between a pointer and an
9561     // integer of the same size is safe even if we do not have a body.
9562     bool isConvertible = ActTy == ParamTy ||
9563       ((isa<PointerType>(ParamTy) || ParamTy == TD->getIntPtrType()) &&
9564        (isa<PointerType>(ActTy) || ActTy == TD->getIntPtrType()));
9565     if (Callee->isDeclaration() && !isConvertible) return false;
9566   }
9567
9568   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && !FT->isVarArg() &&
9569       Callee->isDeclaration())
9570     return false;   // Do not delete arguments unless we have a function body.
9571
9572   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs && FT->isVarArg() &&
9573       !CallerPAL.isEmpty())
9574     // In this case we have more arguments than the new function type, but we
9575     // won't be dropping them.  Check that these extra arguments have attributes
9576     // that are compatible with being a vararg call argument.
9577     for (unsigned i = CallerPAL.getNumSlots(); i; --i) {
9578       if (CallerPAL.getSlot(i - 1).Index <= FT->getNumParams())
9579         break;
9580       Attributes PAttrs = CallerPAL.getSlot(i - 1).Attrs;
9581       if (PAttrs & Attribute::VarArgsIncompatible)
9582         return false;
9583     }
9584
9585   // Okay, we decided that this is a safe thing to do: go ahead and start
9586   // inserting cast instructions as necessary...
9587   std::vector<Value*> Args;
9588   Args.reserve(NumActualArgs);
9589   SmallVector<AttributeWithIndex, 8> attrVec;
9590   attrVec.reserve(NumCommonArgs);
9591
9592   // Get any return attributes.
9593   Attributes RAttrs = CallerPAL.getRetAttributes();
9594
9595   // If the return value is not being used, the type may not be compatible
9596   // with the existing attributes.  Wipe out any problematic attributes.
9597   RAttrs &= ~Attribute::typeIncompatible(NewRetTy);
9598
9599   // Add the new return attributes.
9600   if (RAttrs)
9601     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(0, RAttrs));
9602
9603   AI = CS.arg_begin();
9604   for (unsigned i = 0; i != NumCommonArgs; ++i, ++AI) {
9605     const Type *ParamTy = FT->getParamType(i);
9606     if ((*AI)->getType() == ParamTy) {
9607       Args.push_back(*AI);
9608     } else {
9609       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI,
9610           false, ParamTy, false);
9611       CastInst *NewCast = CastInst::Create(opcode, *AI, ParamTy, "tmp");
9612       Args.push_back(InsertNewInstBefore(NewCast, *Caller));
9613     }
9614
9615     // Add any parameter attributes.
9616     if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9617       attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9618   }
9619
9620   // If the function takes more arguments than the call was taking, add them
9621   // now...
9622   for (unsigned i = NumCommonArgs; i != FT->getNumParams(); ++i)
9623     Args.push_back(Constant::getNullValue(FT->getParamType(i)));
9624
9625   // If we are removing arguments to the function, emit an obnoxious warning...
9626   if (FT->getNumParams() < NumActualArgs) {
9627     if (!FT->isVarArg()) {
9628       cerr << "WARNING: While resolving call to function '"
9629            << Callee->getName() << "' arguments were dropped!\n";
9630     } else {
9631       // Add all of the arguments in their promoted form to the arg list...
9632       for (unsigned i = FT->getNumParams(); i != NumActualArgs; ++i, ++AI) {
9633         const Type *PTy = getPromotedType((*AI)->getType());
9634         if (PTy != (*AI)->getType()) {
9635           // Must promote to pass through va_arg area!
9636           Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(*AI, false, 
9637                                                                 PTy, false);
9638           Instruction *Cast = CastInst::Create(opcode, *AI, PTy, "tmp");
9639           InsertNewInstBefore(Cast, *Caller);
9640           Args.push_back(Cast);
9641         } else {
9642           Args.push_back(*AI);
9643         }
9644
9645         // Add any parameter attributes.
9646         if (Attributes PAttrs = CallerPAL.getParamAttributes(i + 1))
9647           attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(i + 1, PAttrs));
9648       }
9649     }
9650   }
9651
9652   if (Attributes FnAttrs =  CallerPAL.getFnAttributes())
9653     attrVec.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, FnAttrs));
9654
9655   if (NewRetTy == Type::VoidTy)
9656     Caller->setName("");   // Void type should not have a name.
9657
9658   const AttrListPtr &NewCallerPAL = AttrListPtr::get(attrVec.begin(),attrVec.end());
9659
9660   Instruction *NC;
9661   if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9662     NC = InvokeInst::Create(Callee, II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9663                             Args.begin(), Args.end(),
9664                             Caller->getName(), Caller);
9665     cast<InvokeInst>(NC)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9666     cast<InvokeInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9667   } else {
9668     NC = CallInst::Create(Callee, Args.begin(), Args.end(),
9669                           Caller->getName(), Caller);
9670     CallInst *CI = cast<CallInst>(Caller);
9671     if (CI->isTailCall())
9672       cast<CallInst>(NC)->setTailCall();
9673     cast<CallInst>(NC)->setCallingConv(CI->getCallingConv());
9674     cast<CallInst>(NC)->setAttributes(NewCallerPAL);
9675   }
9676
9677   // Insert a cast of the return type as necessary.
9678   Value *NV = NC;
9679   if (OldRetTy != NV->getType() && !Caller->use_empty()) {
9680     if (NV->getType() != Type::VoidTy) {
9681       Instruction::CastOps opcode = CastInst::getCastOpcode(NC, false, 
9682                                                             OldRetTy, false);
9683       NV = NC = CastInst::Create(opcode, NC, OldRetTy, "tmp");
9684
9685       // If this is an invoke instruction, we should insert it after the first
9686       // non-phi, instruction in the normal successor block.
9687       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9688         BasicBlock::iterator I = II->getNormalDest()->getFirstNonPHI();
9689         InsertNewInstBefore(NC, *I);
9690       } else {
9691         // Otherwise, it's a call, just insert cast right after the call instr
9692         InsertNewInstBefore(NC, *Caller);
9693       }
9694       AddUsersToWorkList(*Caller);
9695     } else {
9696       NV = UndefValue::get(Caller->getType());
9697     }
9698   }
9699
9700   if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9701     Caller->replaceAllUsesWith(NV);
9702   Caller->eraseFromParent();
9703   RemoveFromWorkList(Caller);
9704   return true;
9705 }
9706
9707 // transformCallThroughTrampoline - Turn a call to a function created by the
9708 // init_trampoline intrinsic into a direct call to the underlying function.
9709 //
9710 Instruction *InstCombiner::transformCallThroughTrampoline(CallSite CS) {
9711   Value *Callee = CS.getCalledValue();
9712   const PointerType *PTy = cast<PointerType>(Callee->getType());
9713   const FunctionType *FTy = cast<FunctionType>(PTy->getElementType());
9714   const AttrListPtr &Attrs = CS.getAttributes();
9715
9716   // If the call already has the 'nest' attribute somewhere then give up -
9717   // otherwise 'nest' would occur twice after splicing in the chain.
9718   if (Attrs.hasAttrSomewhere(Attribute::Nest))
9719     return 0;
9720
9721   IntrinsicInst *Tramp =
9722     cast<IntrinsicInst>(cast<BitCastInst>(Callee)->getOperand(0));
9723
9724   Function *NestF = cast<Function>(Tramp->getOperand(2)->stripPointerCasts());
9725   const PointerType *NestFPTy = cast<PointerType>(NestF->getType());
9726   const FunctionType *NestFTy = cast<FunctionType>(NestFPTy->getElementType());
9727
9728   const AttrListPtr &NestAttrs = NestF->getAttributes();
9729   if (!NestAttrs.isEmpty()) {
9730     unsigned NestIdx = 1;
9731     const Type *NestTy = 0;
9732     Attributes NestAttr = Attribute::None;
9733
9734     // Look for a parameter marked with the 'nest' attribute.
9735     for (FunctionType::param_iterator I = NestFTy->param_begin(),
9736          E = NestFTy->param_end(); I != E; ++NestIdx, ++I)
9737       if (NestAttrs.paramHasAttr(NestIdx, Attribute::Nest)) {
9738         // Record the parameter type and any other attributes.
9739         NestTy = *I;
9740         NestAttr = NestAttrs.getParamAttributes(NestIdx);
9741         break;
9742       }
9743
9744     if (NestTy) {
9745       Instruction *Caller = CS.getInstruction();
9746       std::vector<Value*> NewArgs;
9747       NewArgs.reserve(unsigned(CS.arg_end()-CS.arg_begin())+1);
9748
9749       SmallVector<AttributeWithIndex, 8> NewAttrs;
9750       NewAttrs.reserve(Attrs.getNumSlots() + 1);
9751
9752       // Insert the nest argument into the call argument list, which may
9753       // mean appending it.  Likewise for attributes.
9754
9755       // Add any result attributes.
9756       if (Attributes Attr = Attrs.getRetAttributes())
9757         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(0, Attr));
9758
9759       {
9760         unsigned Idx = 1;
9761         CallSite::arg_iterator I = CS.arg_begin(), E = CS.arg_end();
9762         do {
9763           if (Idx == NestIdx) {
9764             // Add the chain argument and attributes.
9765             Value *NestVal = Tramp->getOperand(3);
9766             if (NestVal->getType() != NestTy)
9767               NestVal = new BitCastInst(NestVal, NestTy, "nest", Caller);
9768             NewArgs.push_back(NestVal);
9769             NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(NestIdx, NestAttr));
9770           }
9771
9772           if (I == E)
9773             break;
9774
9775           // Add the original argument and attributes.
9776           NewArgs.push_back(*I);
9777           if (Attributes Attr = Attrs.getParamAttributes(Idx))
9778             NewAttrs.push_back
9779               (AttributeWithIndex::get(Idx + (Idx >= NestIdx), Attr));
9780
9781           ++Idx, ++I;
9782         } while (1);
9783       }
9784
9785       // Add any function attributes.
9786       if (Attributes Attr = Attrs.getFnAttributes())
9787         NewAttrs.push_back(AttributeWithIndex::get(~0, Attr));
9788
9789       // The trampoline may have been bitcast to a bogus type (FTy).
9790       // Handle this by synthesizing a new function type, equal to FTy
9791       // with the chain parameter inserted.
9792
9793       std::vector<const Type*> NewTypes;
9794       NewTypes.reserve(FTy->getNumParams()+1);
9795
9796       // Insert the chain's type into the list of parameter types, which may
9797       // mean appending it.
9798       {
9799         unsigned Idx = 1;
9800         FunctionType::param_iterator I = FTy->param_begin(),
9801           E = FTy->param_end();
9802
9803         do {
9804           if (Idx == NestIdx)
9805             // Add the chain's type.
9806             NewTypes.push_back(NestTy);
9807
9808           if (I == E)
9809             break;
9810
9811           // Add the original type.
9812           NewTypes.push_back(*I);
9813
9814           ++Idx, ++I;
9815         } while (1);
9816       }
9817
9818       // Replace the trampoline call with a direct call.  Let the generic
9819       // code sort out any function type mismatches.
9820       FunctionType *NewFTy =
9821         FunctionType::get(FTy->getReturnType(), NewTypes, FTy->isVarArg());
9822       Constant *NewCallee = NestF->getType() == PointerType::getUnqual(NewFTy) ?
9823         NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PointerType::getUnqual(NewFTy));
9824       const AttrListPtr &NewPAL = AttrListPtr::get(NewAttrs.begin(),NewAttrs.end());
9825
9826       Instruction *NewCaller;
9827       if (InvokeInst *II = dyn_cast<InvokeInst>(Caller)) {
9828         NewCaller = InvokeInst::Create(NewCallee,
9829                                        II->getNormalDest(), II->getUnwindDest(),
9830                                        NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9831                                        Caller->getName(), Caller);
9832         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setCallingConv(II->getCallingConv());
9833         cast<InvokeInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9834       } else {
9835         NewCaller = CallInst::Create(NewCallee, NewArgs.begin(), NewArgs.end(),
9836                                      Caller->getName(), Caller);
9837         if (cast<CallInst>(Caller)->isTailCall())
9838           cast<CallInst>(NewCaller)->setTailCall();
9839         cast<CallInst>(NewCaller)->
9840           setCallingConv(cast<CallInst>(Caller)->getCallingConv());
9841         cast<CallInst>(NewCaller)->setAttributes(NewPAL);
9842       }
9843       if (Caller->getType() != Type::VoidTy && !Caller->use_empty())
9844         Caller->replaceAllUsesWith(NewCaller);
9845       Caller->eraseFromParent();
9846       RemoveFromWorkList(Caller);
9847       return 0;
9848     }
9849   }
9850
9851   // Replace the trampoline call with a direct call.  Since there is no 'nest'
9852   // parameter, there is no need to adjust the argument list.  Let the generic
9853   // code sort out any function type mismatches.
9854   Constant *NewCallee =
9855     NestF->getType() == PTy ? NestF : ConstantExpr::getBitCast(NestF, PTy);
9856   CS.setCalledFunction(NewCallee);
9857   return CS.getInstruction();
9858 }
9859
9860 /// FoldPHIArgBinOpIntoPHI - If we have something like phi [add (a,b), add(c,d)]
9861 /// and if a/b/c/d and the add's all have a single use, turn this into two phi's
9862 /// and a single binop.
9863 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9864   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9865   assert(isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) ||
9866          isa<CmpInst>(FirstInst));
9867   unsigned Opc = FirstInst->getOpcode();
9868   Value *LHSVal = FirstInst->getOperand(0);
9869   Value *RHSVal = FirstInst->getOperand(1);
9870     
9871   const Type *LHSType = LHSVal->getType();
9872   const Type *RHSType = RHSVal->getType();
9873   
9874   // Scan to see if all operands are the same opcode, all have one use, and all
9875   // kill their operands (i.e. the operands have one use).
9876   for (unsigned i = 0; i != PN.getNumIncomingValues(); ++i) {
9877     Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
9878     if (!I || I->getOpcode() != Opc || !I->hasOneUse() ||
9879         // Verify type of the LHS matches so we don't fold cmp's of different
9880         // types or GEP's with different index types.
9881         I->getOperand(0)->getType() != LHSType ||
9882         I->getOperand(1)->getType() != RHSType)
9883       return 0;
9884
9885     // If they are CmpInst instructions, check their predicates
9886     if (Opc == Instruction::ICmp || Opc == Instruction::FCmp)
9887       if (cast<CmpInst>(I)->getPredicate() !=
9888           cast<CmpInst>(FirstInst)->getPredicate())
9889         return 0;
9890     
9891     // Keep track of which operand needs a phi node.
9892     if (I->getOperand(0) != LHSVal) LHSVal = 0;
9893     if (I->getOperand(1) != RHSVal) RHSVal = 0;
9894   }
9895   
9896   // Otherwise, this is safe to transform, determine if it is profitable.
9897
9898   // If this is a GEP, and if the index (not the pointer) needs a PHI, bail out.
9899   // Indexes are often folded into load/store instructions, so we don't want to
9900   // hide them behind a phi.
9901   if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst) && RHSVal == 0)
9902     return 0;
9903   
9904   Value *InLHS = FirstInst->getOperand(0);
9905   Value *InRHS = FirstInst->getOperand(1);
9906   PHINode *NewLHS = 0, *NewRHS = 0;
9907   if (LHSVal == 0) {
9908     NewLHS = PHINode::Create(LHSType,
9909                              FirstInst->getOperand(0)->getName() + ".pn");
9910     NewLHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9911     NewLHS->addIncoming(InLHS, PN.getIncomingBlock(0));
9912     InsertNewInstBefore(NewLHS, PN);
9913     LHSVal = NewLHS;
9914   }
9915   
9916   if (RHSVal == 0) {
9917     NewRHS = PHINode::Create(RHSType,
9918                              FirstInst->getOperand(1)->getName() + ".pn");
9919     NewRHS->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
9920     NewRHS->addIncoming(InRHS, PN.getIncomingBlock(0));
9921     InsertNewInstBefore(NewRHS, PN);
9922     RHSVal = NewRHS;
9923   }
9924   
9925   // Add all operands to the new PHIs.
9926   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
9927     if (NewLHS) {
9928       Value *NewInLHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
9929       NewLHS->addIncoming(NewInLHS, PN.getIncomingBlock(i));
9930     }
9931     if (NewRHS) {
9932       Value *NewInRHS =cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(1);
9933       NewRHS->addIncoming(NewInRHS, PN.getIncomingBlock(i));
9934     }
9935   }
9936     
9937   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
9938     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), LHSVal, RHSVal);
9939   else if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
9940     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), LHSVal, 
9941                            RHSVal);
9942   else {
9943     assert(isa<GetElementPtrInst>(FirstInst));
9944     return GetElementPtrInst::Create(LHSVal, RHSVal);
9945   }
9946 }
9947
9948 /// isSafeToSinkLoad - Return true if we know that it is safe sink the load out
9949 /// of the block that defines it.  This means that it must be obvious the value
9950 /// of the load is not changed from the point of the load to the end of the
9951 /// block it is in.
9952 ///
9953 /// Finally, it is safe, but not profitable, to sink a load targetting a
9954 /// non-address-taken alloca.  Doing so will cause us to not promote the alloca
9955 /// to a register.
9956 static bool isSafeToSinkLoad(LoadInst *L) {
9957   BasicBlock::iterator BBI = L, E = L->getParent()->end();
9958   
9959   for (++BBI; BBI != E; ++BBI)
9960     if (BBI->mayWriteToMemory())
9961       return false;
9962   
9963   // Check for non-address taken alloca.  If not address-taken already, it isn't
9964   // profitable to do this xform.
9965   if (AllocaInst *AI = dyn_cast<AllocaInst>(L->getOperand(0))) {
9966     bool isAddressTaken = false;
9967     for (Value::use_iterator UI = AI->use_begin(), E = AI->use_end();
9968          UI != E; ++UI) {
9969       if (isa<LoadInst>(UI)) continue;
9970       if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(*UI)) {
9971         // If storing TO the alloca, then the address isn't taken.
9972         if (SI->getOperand(1) == AI) continue;
9973       }
9974       isAddressTaken = true;
9975       break;
9976     }
9977     
9978     if (!isAddressTaken)
9979       return false;
9980   }
9981   
9982   return true;
9983 }
9984
9985
9986 // FoldPHIArgOpIntoPHI - If all operands to a PHI node are the same "unary"
9987 // operator and they all are only used by the PHI, PHI together their
9988 // inputs, and do the operation once, to the result of the PHI.
9989 Instruction *InstCombiner::FoldPHIArgOpIntoPHI(PHINode &PN) {
9990   Instruction *FirstInst = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(0));
9991
9992   // Scan the instruction, looking for input operations that can be folded away.
9993   // If all input operands to the phi are the same instruction (e.g. a cast from
9994   // the same type or "+42") we can pull the operation through the PHI, reducing
9995   // code size and simplifying code.
9996   Constant *ConstantOp = 0;
9997   const Type *CastSrcTy = 0;
9998   bool isVolatile = false;
9999   if (isa<CastInst>(FirstInst)) {
10000     CastSrcTy = FirstInst->getOperand(0)->getType();
10001   } else if (isa<BinaryOperator>(FirstInst) || isa<CmpInst>(FirstInst)) {
10002     // Can fold binop, compare or shift here if the RHS is a constant, 
10003     // otherwise call FoldPHIArgBinOpIntoPHI.
10004     ConstantOp = dyn_cast<Constant>(FirstInst->getOperand(1));
10005     if (ConstantOp == 0)
10006       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10007   } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(FirstInst)) {
10008     isVolatile = LI->isVolatile();
10009     // We can't sink the load if the loaded value could be modified between the
10010     // load and the PHI.
10011     if (LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(0) ||
10012         !isSafeToSinkLoad(LI))
10013       return 0;
10014     
10015     // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10016     // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10017     // the path through the other successor.
10018     if (isVolatile &&
10019         LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10020       return 0;
10021     
10022   } else if (isa<GetElementPtrInst>(FirstInst)) {
10023     if (FirstInst->getNumOperands() == 2)
10024       return FoldPHIArgBinOpIntoPHI(PN);
10025     // Can't handle general GEPs yet.
10026     return 0;
10027   } else {
10028     return 0;  // Cannot fold this operation.
10029   }
10030
10031   // Check to see if all arguments are the same operation.
10032   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10033     if (!isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))) return 0;
10034     Instruction *I = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i));
10035     if (!I->hasOneUse() || !I->isSameOperationAs(FirstInst))
10036       return 0;
10037     if (CastSrcTy) {
10038       if (I->getOperand(0)->getType() != CastSrcTy)
10039         return 0;  // Cast operation must match.
10040     } else if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(I)) {
10041       // We can't sink the load if the loaded value could be modified between 
10042       // the load and the PHI.
10043       if (LI->isVolatile() != isVolatile ||
10044           LI->getParent() != PN.getIncomingBlock(i) ||
10045           !isSafeToSinkLoad(LI))
10046         return 0;
10047       
10048       // If the PHI is of volatile loads and the load block has multiple
10049       // successors, sinking it would remove a load of the volatile value from
10050       // the path through the other successor.
10051       if (isVolatile &&
10052           LI->getParent()->getTerminator()->getNumSuccessors() != 1)
10053         return 0;
10054
10055       
10056     } else if (I->getOperand(1) != ConstantOp) {
10057       return 0;
10058     }
10059   }
10060
10061   // Okay, they are all the same operation.  Create a new PHI node of the
10062   // correct type, and PHI together all of the LHS's of the instructions.
10063   PHINode *NewPN = PHINode::Create(FirstInst->getOperand(0)->getType(),
10064                                    PN.getName()+".in");
10065   NewPN->reserveOperandSpace(PN.getNumOperands()/2);
10066
10067   Value *InVal = FirstInst->getOperand(0);
10068   NewPN->addIncoming(InVal, PN.getIncomingBlock(0));
10069
10070   // Add all operands to the new PHI.
10071   for (unsigned i = 1, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10072     Value *NewInVal = cast<Instruction>(PN.getIncomingValue(i))->getOperand(0);
10073     if (NewInVal != InVal)
10074       InVal = 0;
10075     NewPN->addIncoming(NewInVal, PN.getIncomingBlock(i));
10076   }
10077
10078   Value *PhiVal;
10079   if (InVal) {
10080     // The new PHI unions all of the same values together.  This is really
10081     // common, so we handle it intelligently here for compile-time speed.
10082     PhiVal = InVal;
10083     delete NewPN;
10084   } else {
10085     InsertNewInstBefore(NewPN, PN);
10086     PhiVal = NewPN;
10087   }
10088
10089   // Insert and return the new operation.
10090   if (CastInst* FirstCI = dyn_cast<CastInst>(FirstInst))
10091     return CastInst::Create(FirstCI->getOpcode(), PhiVal, PN.getType());
10092   if (BinaryOperator *BinOp = dyn_cast<BinaryOperator>(FirstInst))
10093     return BinaryOperator::Create(BinOp->getOpcode(), PhiVal, ConstantOp);
10094   if (CmpInst *CIOp = dyn_cast<CmpInst>(FirstInst))
10095     return CmpInst::Create(CIOp->getOpcode(), CIOp->getPredicate(), 
10096                            PhiVal, ConstantOp);
10097   assert(isa<LoadInst>(FirstInst) && "Unknown operation");
10098   
10099   // If this was a volatile load that we are merging, make sure to loop through
10100   // and mark all the input loads as non-volatile.  If we don't do this, we will
10101   // insert a new volatile load and the old ones will not be deletable.
10102   if (isVolatile)
10103     for (unsigned i = 0, e = PN.getNumIncomingValues(); i != e; ++i)
10104       cast<LoadInst>(PN.getIncomingValue(i))->setVolatile(false);
10105   
10106   return new LoadInst(PhiVal, "", isVolatile);
10107 }
10108
10109 /// DeadPHICycle - Return true if this PHI node is only used by a PHI node cycle
10110 /// that is dead.
10111 static bool DeadPHICycle(PHINode *PN,
10112                          SmallPtrSet<PHINode*, 16> &PotentiallyDeadPHIs) {
10113   if (PN->use_empty()) return true;
10114   if (!PN->hasOneUse()) return false;
10115
10116   // Remember this node, and if we find the cycle, return.
10117   if (!PotentiallyDeadPHIs.insert(PN))
10118     return true;
10119   
10120   // Don't scan crazily complex things.
10121   if (PotentiallyDeadPHIs.size() == 16)
10122     return false;
10123
10124   if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PN->use_back()))
10125     return DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs);
10126
10127   return false;
10128 }
10129
10130 /// PHIsEqualValue - Return true if this phi node is always equal to
10131 /// NonPhiInVal.  This happens with mutually cyclic phi nodes like:
10132 ///   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10133 static bool PHIsEqualValue(PHINode *PN, Value *NonPhiInVal, 
10134                            SmallPtrSet<PHINode*, 16> &ValueEqualPHIs) {
10135   // See if we already saw this PHI node.
10136   if (!ValueEqualPHIs.insert(PN))
10137     return true;
10138   
10139   // Don't scan crazily complex things.
10140   if (ValueEqualPHIs.size() == 16)
10141     return false;
10142  
10143   // Scan the operands to see if they are either phi nodes or are equal to
10144   // the value.
10145   for (unsigned i = 0, e = PN->getNumIncomingValues(); i != e; ++i) {
10146     Value *Op = PN->getIncomingValue(i);
10147     if (PHINode *OpPN = dyn_cast<PHINode>(Op)) {
10148       if (!PHIsEqualValue(OpPN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10149         return false;
10150     } else if (Op != NonPhiInVal)
10151       return false;
10152   }
10153   
10154   return true;
10155 }
10156
10157
10158 // PHINode simplification
10159 //
10160 Instruction *InstCombiner::visitPHINode(PHINode &PN) {
10161   // If LCSSA is around, don't mess with Phi nodes
10162   if (MustPreserveLCSSA) return 0;
10163   
10164   if (Value *V = PN.hasConstantValue())
10165     return ReplaceInstUsesWith(PN, V);
10166
10167   // If all PHI operands are the same operation, pull them through the PHI,
10168   // reducing code size.
10169   if (isa<Instruction>(PN.getIncomingValue(0)) &&
10170       PN.getIncomingValue(0)->hasOneUse())
10171     if (Instruction *Result = FoldPHIArgOpIntoPHI(PN))
10172       return Result;
10173
10174   // If this is a trivial cycle in the PHI node graph, remove it.  Basically, if
10175   // this PHI only has a single use (a PHI), and if that PHI only has one use (a
10176   // PHI)... break the cycle.
10177   if (PN.hasOneUse()) {
10178     Instruction *PHIUser = cast<Instruction>(PN.use_back());
10179     if (PHINode *PU = dyn_cast<PHINode>(PHIUser)) {
10180       SmallPtrSet<PHINode*, 16> PotentiallyDeadPHIs;
10181       PotentiallyDeadPHIs.insert(&PN);
10182       if (DeadPHICycle(PU, PotentiallyDeadPHIs))
10183         return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10184     }
10185    
10186     // If this phi has a single use, and if that use just computes a value for
10187     // the next iteration of a loop, delete the phi.  This occurs with unused
10188     // induction variables, e.g. "for (int j = 0; ; ++j);".  Detecting this
10189     // common case here is good because the only other things that catch this
10190     // are induction variable analysis (sometimes) and ADCE, which is only run
10191     // late.
10192     if (PHIUser->hasOneUse() &&
10193         (isa<BinaryOperator>(PHIUser) || isa<GetElementPtrInst>(PHIUser)) &&
10194         PHIUser->use_back() == &PN) {
10195       return ReplaceInstUsesWith(PN, UndefValue::get(PN.getType()));
10196     }
10197   }
10198
10199   // We sometimes end up with phi cycles that non-obviously end up being the
10200   // same value, for example:
10201   //   z = some value; x = phi (y, z); y = phi (x, z)
10202   // where the phi nodes don't necessarily need to be in the same block.  Do a
10203   // quick check to see if the PHI node only contains a single non-phi value, if
10204   // so, scan to see if the phi cycle is actually equal to that value.
10205   {
10206     unsigned InValNo = 0, NumOperandVals = PN.getNumIncomingValues();
10207     // Scan for the first non-phi operand.
10208     while (InValNo != NumOperandVals && 
10209            isa<PHINode>(PN.getIncomingValue(InValNo)))
10210       ++InValNo;
10211
10212     if (InValNo != NumOperandVals) {
10213       Value *NonPhiInVal = PN.getOperand(InValNo);
10214       
10215       // Scan the rest of the operands to see if there are any conflicts, if so
10216       // there is no need to recursively scan other phis.
10217       for (++InValNo; InValNo != NumOperandVals; ++InValNo) {
10218         Value *OpVal = PN.getIncomingValue(InValNo);
10219         if (OpVal != NonPhiInVal && !isa<PHINode>(OpVal))
10220           break;
10221       }
10222       
10223       // If we scanned over all operands, then we have one unique value plus
10224       // phi values.  Scan PHI nodes to see if they all merge in each other or
10225       // the value.
10226       if (InValNo == NumOperandVals) {
10227         SmallPtrSet<PHINode*, 16> ValueEqualPHIs;
10228         if (PHIsEqualValue(&PN, NonPhiInVal, ValueEqualPHIs))
10229           return ReplaceInstUsesWith(PN, NonPhiInVal);
10230       }
10231     }
10232   }
10233   return 0;
10234 }
10235
10236 static Value *InsertCastToIntPtrTy(Value *V, const Type *DTy,
10237                                    Instruction *InsertPoint,
10238                                    InstCombiner *IC) {
10239   unsigned PtrSize = DTy->getPrimitiveSizeInBits();
10240   unsigned VTySize = V->getType()->getPrimitiveSizeInBits();
10241   // We must cast correctly to the pointer type. Ensure that we
10242   // sign extend the integer value if it is smaller as this is
10243   // used for address computation.
10244   Instruction::CastOps opcode = 
10245      (VTySize < PtrSize ? Instruction::SExt :
10246       (VTySize == PtrSize ? Instruction::BitCast : Instruction::Trunc));
10247   return IC->InsertCastBefore(opcode, V, DTy, *InsertPoint);
10248 }
10249
10250
10251 Instruction *InstCombiner::visitGetElementPtrInst(GetElementPtrInst &GEP) {
10252   Value *PtrOp = GEP.getOperand(0);
10253   // Is it 'getelementptr %P, i32 0'  or 'getelementptr %P'
10254   // If so, eliminate the noop.
10255   if (GEP.getNumOperands() == 1)
10256     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10257
10258   if (isa<UndefValue>(GEP.getOperand(0)))
10259     return ReplaceInstUsesWith(GEP, UndefValue::get(GEP.getType()));
10260
10261   bool HasZeroPointerIndex = false;
10262   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(GEP.getOperand(1)))
10263     HasZeroPointerIndex = C->isNullValue();
10264
10265   if (GEP.getNumOperands() == 2 && HasZeroPointerIndex)
10266     return ReplaceInstUsesWith(GEP, PtrOp);
10267
10268   // Eliminate unneeded casts for indices.
10269   bool MadeChange = false;
10270   
10271   gep_type_iterator GTI = gep_type_begin(GEP);
10272   for (User::op_iterator i = GEP.op_begin() + 1, e = GEP.op_end();
10273        i != e; ++i, ++GTI) {
10274     if (isa<SequentialType>(*GTI)) {
10275       if (CastInst *CI = dyn_cast<CastInst>(*i)) {
10276         if (CI->getOpcode() == Instruction::ZExt ||
10277             CI->getOpcode() == Instruction::SExt) {
10278           const Type *SrcTy = CI->getOperand(0)->getType();
10279           // We can eliminate a cast from i32 to i64 iff the target 
10280           // is a 32-bit pointer target.
10281           if (SrcTy->getPrimitiveSizeInBits() >= TD->getPointerSizeInBits()) {
10282             MadeChange = true;
10283             *i = CI->getOperand(0);
10284           }
10285         }
10286       }
10287       // If we are using a wider index than needed for this platform, shrink it
10288       // to what we need.  If narrower, sign-extend it to what we need.
10289       // If the incoming value needs a cast instruction,
10290       // insert it.  This explicit cast can make subsequent optimizations more
10291       // obvious.
10292       Value *Op = *i;
10293       if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) > TD->getPointerSizeInBits()) {
10294         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10295           *i = ConstantExpr::getTrunc(C, TD->getIntPtrType());
10296           MadeChange = true;
10297         } else {
10298           Op = InsertCastBefore(Instruction::Trunc, Op, TD->getIntPtrType(),
10299                                 GEP);
10300           *i = Op;
10301           MadeChange = true;
10302         }
10303       } else if (TD->getTypeSizeInBits(Op->getType()) < TD->getPointerSizeInBits()) {
10304         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10305           *i = ConstantExpr::getSExt(C, TD->getIntPtrType());
10306           MadeChange = true;
10307         } else {
10308           Op = InsertCastBefore(Instruction::SExt, Op, TD->getIntPtrType(),
10309                                 GEP);
10310           *i = Op;
10311           MadeChange = true;
10312         }
10313       }
10314     }
10315   }
10316   if (MadeChange) return &GEP;
10317
10318   // If this GEP instruction doesn't move the pointer, and if the input operand
10319   // is a bitcast of another pointer, just replace the GEP with a bitcast of the
10320   // real input to the dest type.
10321   if (GEP.hasAllZeroIndices()) {
10322     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(GEP.getOperand(0))) {
10323       // If the bitcast is of an allocation, and the allocation will be
10324       // converted to match the type of the cast, don't touch this.
10325       if (isa<AllocationInst>(BCI->getOperand(0))) {
10326         // See if the bitcast simplifies, if so, don't nuke this GEP yet.
10327         if (Instruction *I = visitBitCast(*BCI)) {
10328           if (I != BCI) {
10329             I->takeName(BCI);
10330             BCI->getParent()->getInstList().insert(BCI, I);
10331             ReplaceInstUsesWith(*BCI, I);
10332           }
10333           return &GEP;
10334         }
10335       }
10336       return new BitCastInst(BCI->getOperand(0), GEP.getType());
10337     }
10338   }
10339   
10340   // Combine Indices - If the source pointer to this getelementptr instruction
10341   // is a getelementptr instruction, combine the indices of the two
10342   // getelementptr instructions into a single instruction.
10343   //
10344   SmallVector<Value*, 8> SrcGEPOperands;
10345   if (User *Src = dyn_castGetElementPtr(PtrOp))
10346     SrcGEPOperands.append(Src->op_begin(), Src->op_end());
10347
10348   if (!SrcGEPOperands.empty()) {
10349     // Note that if our source is a gep chain itself that we wait for that
10350     // chain to be resolved before we perform this transformation.  This
10351     // avoids us creating a TON of code in some cases.
10352     //
10353     if (isa<GetElementPtrInst>(SrcGEPOperands[0]) &&
10354         cast<Instruction>(SrcGEPOperands[0])->getNumOperands() == 2)
10355       return 0;   // Wait until our source is folded to completion.
10356
10357     SmallVector<Value*, 8> Indices;
10358
10359     // Find out whether the last index in the source GEP is a sequential idx.
10360     bool EndsWithSequential = false;
10361     for (gep_type_iterator I = gep_type_begin(*cast<User>(PtrOp)),
10362            E = gep_type_end(*cast<User>(PtrOp)); I != E; ++I)
10363       EndsWithSequential = !isa<StructType>(*I);
10364
10365     // Can we combine the two pointer arithmetics offsets?
10366     if (EndsWithSequential) {
10367       // Replace: gep (gep %P, long B), long A, ...
10368       // With:    T = long A+B; gep %P, T, ...
10369       //
10370       Value *Sum, *SO1 = SrcGEPOperands.back(), *GO1 = GEP.getOperand(1);
10371       if (SO1 == Constant::getNullValue(SO1->getType())) {
10372         Sum = GO1;
10373       } else if (GO1 == Constant::getNullValue(GO1->getType())) {
10374         Sum = SO1;
10375       } else {
10376         // If they aren't the same type, convert both to an integer of the
10377         // target's pointer size.
10378         if (SO1->getType() != GO1->getType()) {
10379           if (Constant *SO1C = dyn_cast<Constant>(SO1)) {
10380             SO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(SO1C, GO1->getType(), true);
10381           } else if (Constant *GO1C = dyn_cast<Constant>(GO1)) {
10382             GO1 = ConstantExpr::getIntegerCast(GO1C, SO1->getType(), true);
10383           } else {
10384             unsigned PS = TD->getPointerSizeInBits();
10385             if (TD->getTypeSizeInBits(SO1->getType()) == PS) {
10386               // Convert GO1 to SO1's type.
10387               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, SO1->getType(), &GEP, this);
10388
10389             } else if (TD->getTypeSizeInBits(GO1->getType()) == PS) {
10390               // Convert SO1 to GO1's type.
10391               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, GO1->getType(), &GEP, this);
10392             } else {
10393               const Type *PT = TD->getIntPtrType();
10394               SO1 = InsertCastToIntPtrTy(SO1, PT, &GEP, this);
10395               GO1 = InsertCastToIntPtrTy(GO1, PT, &GEP, this);
10396             }
10397           }
10398         }
10399         if (isa<Constant>(SO1) && isa<Constant>(GO1))
10400           Sum = ConstantExpr::getAdd(cast<Constant>(SO1), cast<Constant>(GO1));
10401         else {
10402           Sum = BinaryOperator::CreateAdd(SO1, GO1, PtrOp->getName()+".sum");
10403           InsertNewInstBefore(cast<Instruction>(Sum), GEP);
10404         }
10405       }
10406
10407       // Recycle the GEP we already have if possible.
10408       if (SrcGEPOperands.size() == 2) {
10409         GEP.setOperand(0, SrcGEPOperands[0]);
10410         GEP.setOperand(1, Sum);
10411         return &GEP;
10412       } else {
10413         Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10414                        SrcGEPOperands.end()-1);
10415         Indices.push_back(Sum);
10416         Indices.insert(Indices.end(), GEP.op_begin()+2, GEP.op_end());
10417       }
10418     } else if (isa<Constant>(*GEP.idx_begin()) &&
10419                cast<Constant>(*GEP.idx_begin())->isNullValue() &&
10420                SrcGEPOperands.size() != 1) {
10421       // Otherwise we can do the fold if the first index of the GEP is a zero
10422       Indices.insert(Indices.end(), SrcGEPOperands.begin()+1,
10423                      SrcGEPOperands.end());
10424       Indices.insert(Indices.end(), GEP.idx_begin()+1, GEP.idx_end());
10425     }
10426
10427     if (!Indices.empty())
10428       return GetElementPtrInst::Create(SrcGEPOperands[0], Indices.begin(),
10429                                        Indices.end(), GEP.getName());
10430
10431   } else if (GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalValue>(PtrOp)) {
10432     // GEP of global variable.  If all of the indices for this GEP are
10433     // constants, we can promote this to a constexpr instead of an instruction.
10434
10435     // Scan for nonconstants...
10436     SmallVector<Constant*, 8> Indices;
10437     User::op_iterator I = GEP.idx_begin(), E = GEP.idx_end();
10438     for (; I != E && isa<Constant>(*I); ++I)
10439       Indices.push_back(cast<Constant>(*I));
10440
10441     if (I == E) {  // If they are all constants...
10442       Constant *CE = ConstantExpr::getGetElementPtr(GV,
10443                                                     &Indices[0],Indices.size());
10444
10445       // Replace all uses of the GEP with the new constexpr...
10446       return ReplaceInstUsesWith(GEP, CE);
10447     }
10448   } else if (Value *X = getBitCastOperand(PtrOp)) {  // Is the operand a cast?
10449     if (!isa<PointerType>(X->getType())) {
10450       // Not interesting.  Source pointer must be a cast from pointer.
10451     } else if (HasZeroPointerIndex) {
10452       // transform: GEP (bitcast [10 x i8]* X to [0 x i8]*), i32 0, ...
10453       // into     : GEP [10 x i8]* X, i32 0, ...
10454       //
10455       // This occurs when the program declares an array extern like "int X[];"
10456       //
10457       const PointerType *CPTy = cast<PointerType>(PtrOp->getType());
10458       const PointerType *XTy = cast<PointerType>(X->getType());
10459       if (const ArrayType *XATy =
10460           dyn_cast<ArrayType>(XTy->getElementType()))
10461         if (const ArrayType *CATy =
10462             dyn_cast<ArrayType>(CPTy->getElementType()))
10463           if (CATy->getElementType() == XATy->getElementType()) {
10464             // At this point, we know that the cast source type is a pointer
10465             // to an array of the same type as the destination pointer
10466             // array.  Because the array type is never stepped over (there
10467             // is a leading zero) we can fold the cast into this GEP.
10468             GEP.setOperand(0, X);
10469             return &GEP;
10470           }
10471     } else if (GEP.getNumOperands() == 2) {
10472       // Transform things like:
10473       // %t = getelementptr i32* bitcast ([2 x i32]* %str to i32*), i32 %V
10474       // into:  %t1 = getelementptr [2 x i32]* %str, i32 0, i32 %V; bitcast
10475       const Type *SrcElTy = cast<PointerType>(X->getType())->getElementType();
10476       const Type *ResElTy=cast<PointerType>(PtrOp->getType())->getElementType();
10477       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) &&
10478           TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType()) ==
10479           TD->getABITypeSize(ResElTy)) {
10480         Value *Idx[2];
10481         Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10482         Idx[1] = GEP.getOperand(1);
10483         Value *V = InsertNewInstBefore(
10484                GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName()), GEP);
10485         // V and GEP are both pointer types --> BitCast
10486         return new BitCastInst(V, GEP.getType());
10487       }
10488       
10489       // Transform things like:
10490       // getelementptr i8* bitcast ([100 x double]* X to i8*), i32 %tmp
10491       //   (where tmp = 8*tmp2) into:
10492       // getelementptr [100 x double]* %arr, i32 0, i32 %tmp2; bitcast
10493       
10494       if (isa<ArrayType>(SrcElTy) && ResElTy == Type::Int8Ty) {
10495         uint64_t ArrayEltSize =
10496             TD->getABITypeSize(cast<ArrayType>(SrcElTy)->getElementType());
10497         
10498         // Check to see if "tmp" is a scale by a multiple of ArrayEltSize.  We
10499         // allow either a mul, shift, or constant here.
10500         Value *NewIdx = 0;
10501         ConstantInt *Scale = 0;
10502         if (ArrayEltSize == 1) {
10503           NewIdx = GEP.getOperand(1);
10504           Scale = ConstantInt::get(NewIdx->getType(), 1);
10505         } else if (ConstantInt *CI = dyn_cast<ConstantInt>(GEP.getOperand(1))) {
10506           NewIdx = ConstantInt::get(CI->getType(), 1);
10507           Scale = CI;
10508         } else if (Instruction *Inst =dyn_cast<Instruction>(GEP.getOperand(1))){
10509           if (Inst->getOpcode() == Instruction::Shl &&
10510               isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10511             ConstantInt *ShAmt = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10512             uint32_t ShAmtVal = ShAmt->getLimitedValue(64);
10513             Scale = ConstantInt::get(Inst->getType(), 1ULL << ShAmtVal);
10514             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10515           } else if (Inst->getOpcode() == Instruction::Mul &&
10516                      isa<ConstantInt>(Inst->getOperand(1))) {
10517             Scale = cast<ConstantInt>(Inst->getOperand(1));
10518             NewIdx = Inst->getOperand(0);
10519           }
10520         }
10521         
10522         // If the index will be to exactly the right offset with the scale taken
10523         // out, perform the transformation. Note, we don't know whether Scale is
10524         // signed or not. We'll use unsigned version of division/modulo
10525         // operation after making sure Scale doesn't have the sign bit set.
10526         if (Scale && Scale->getSExtValue() >= 0LL &&
10527             Scale->getZExtValue() % ArrayEltSize == 0) {
10528           Scale = ConstantInt::get(Scale->getType(),
10529                                    Scale->getZExtValue() / ArrayEltSize);
10530           if (Scale->getZExtValue() != 1) {
10531             Constant *C = ConstantExpr::getIntegerCast(Scale, NewIdx->getType(),
10532                                                        false /*ZExt*/);
10533             Instruction *Sc = BinaryOperator::CreateMul(NewIdx, C, "idxscale");
10534             NewIdx = InsertNewInstBefore(Sc, GEP);
10535           }
10536
10537           // Insert the new GEP instruction.
10538           Value *Idx[2];
10539           Idx[0] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10540           Idx[1] = NewIdx;
10541           Instruction *NewGEP =
10542             GetElementPtrInst::Create(X, Idx, Idx + 2, GEP.getName());
10543           NewGEP = InsertNewInstBefore(NewGEP, GEP);
10544           // The NewGEP must be pointer typed, so must the old one -> BitCast
10545           return new BitCastInst(NewGEP, GEP.getType());
10546         }
10547       }
10548     }
10549   }
10550
10551   return 0;
10552 }
10553
10554 Instruction *InstCombiner::visitAllocationInst(AllocationInst &AI) {
10555   // Convert: malloc Ty, C - where C is a constant != 1 into: malloc [C x Ty], 1
10556   if (AI.isArrayAllocation()) {  // Check C != 1
10557     if (const ConstantInt *C = dyn_cast<ConstantInt>(AI.getArraySize())) {
10558       const Type *NewTy = 
10559         ArrayType::get(AI.getAllocatedType(), C->getZExtValue());
10560       AllocationInst *New = 0;
10561
10562       // Create and insert the replacement instruction...
10563       if (isa<MallocInst>(AI))
10564         New = new MallocInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10565       else {
10566         assert(isa<AllocaInst>(AI) && "Unknown type of allocation inst!");
10567         New = new AllocaInst(NewTy, 0, AI.getAlignment(), AI.getName());
10568       }
10569
10570       InsertNewInstBefore(New, AI);
10571
10572       // Scan to the end of the allocation instructions, to skip over a block of
10573       // allocas if possible...
10574       //
10575       BasicBlock::iterator It = New;
10576       while (isa<AllocationInst>(*It)) ++It;
10577
10578       // Now that I is pointing to the first non-allocation-inst in the block,
10579       // insert our getelementptr instruction...
10580       //
10581       Value *NullIdx = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10582       Value *Idx[2];
10583       Idx[0] = NullIdx;
10584       Idx[1] = NullIdx;
10585       Value *V = GetElementPtrInst::Create(New, Idx, Idx + 2,
10586                                            New->getName()+".sub", It);
10587
10588       // Now make everything use the getelementptr instead of the original
10589       // allocation.
10590       return ReplaceInstUsesWith(AI, V);
10591     } else if (isa<UndefValue>(AI.getArraySize())) {
10592       return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10593     }
10594   }
10595
10596   // If alloca'ing a zero byte object, replace the alloca with a null pointer.
10597   // Note that we only do this for alloca's, because malloc should allocate and
10598   // return a unique pointer, even for a zero byte allocation.
10599   if (isa<AllocaInst>(AI) && AI.getAllocatedType()->isSized() &&
10600       TD->getABITypeSize(AI.getAllocatedType()) == 0)
10601     return ReplaceInstUsesWith(AI, Constant::getNullValue(AI.getType()));
10602
10603   return 0;
10604 }
10605
10606 Instruction *InstCombiner::visitFreeInst(FreeInst &FI) {
10607   Value *Op = FI.getOperand(0);
10608
10609   // free undef -> unreachable.
10610   if (isa<UndefValue>(Op)) {
10611     // Insert a new store to null because we cannot modify the CFG here.
10612     new StoreInst(ConstantInt::getTrue(),
10613                   UndefValue::get(PointerType::getUnqual(Type::Int1Ty)), &FI);
10614     return EraseInstFromFunction(FI);
10615   }
10616   
10617   // If we have 'free null' delete the instruction.  This can happen in stl code
10618   // when lots of inlining happens.
10619   if (isa<ConstantPointerNull>(Op))
10620     return EraseInstFromFunction(FI);
10621   
10622   // Change free <ty>* (cast <ty2>* X to <ty>*) into free <ty2>* X
10623   if (BitCastInst *CI = dyn_cast<BitCastInst>(Op)) {
10624     FI.setOperand(0, CI->getOperand(0));
10625     return &FI;
10626   }
10627   
10628   // Change free (gep X, 0,0,0,0) into free(X)
10629   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10630     if (GEPI->hasAllZeroIndices()) {
10631       AddToWorkList(GEPI);
10632       FI.setOperand(0, GEPI->getOperand(0));
10633       return &FI;
10634     }
10635   }
10636   
10637   // Change free(malloc) into nothing, if the malloc has a single use.
10638   if (MallocInst *MI = dyn_cast<MallocInst>(Op))
10639     if (MI->hasOneUse()) {
10640       EraseInstFromFunction(FI);
10641       return EraseInstFromFunction(*MI);
10642     }
10643
10644   return 0;
10645 }
10646
10647
10648 /// InstCombineLoadCast - Fold 'load (cast P)' -> cast (load P)' when possible.
10649 static Instruction *InstCombineLoadCast(InstCombiner &IC, LoadInst &LI,
10650                                         const TargetData *TD) {
10651   User *CI = cast<User>(LI.getOperand(0));
10652   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10653
10654   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(CI)) {
10655     // Instead of loading constant c string, use corresponding integer value
10656     // directly if string length is small enough.
10657     std::string Str;
10658     if (GetConstantStringInfo(CE->getOperand(0), Str) && !Str.empty()) {
10659       unsigned len = Str.length();
10660       const Type *Ty = cast<PointerType>(CE->getType())->getElementType();
10661       unsigned numBits = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
10662       // Replace LI with immediate integer store.
10663       if ((numBits >> 3) == len + 1) {
10664         APInt StrVal(numBits, 0);
10665         APInt SingleChar(numBits, 0);
10666         if (TD->isLittleEndian()) {
10667           for (signed i = len-1; i >= 0; i--) {
10668             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10669             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10670           }
10671         } else {
10672           for (unsigned i = 0; i < len; i++) {
10673             SingleChar = (uint64_t) Str[i];
10674             StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10675           }
10676           // Append NULL at the end.
10677           SingleChar = 0;
10678           StrVal = (StrVal << 8) | SingleChar;
10679         }
10680         Value *NL = ConstantInt::get(StrVal);
10681         return IC.ReplaceInstUsesWith(LI, NL);
10682       }
10683     }
10684   }
10685
10686   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10687   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10688     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10689
10690     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy) || 
10691          isa<VectorType>(DestPTy)) {
10692       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10693       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10694       // constants.
10695       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10696         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10697           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10698             Value *Idxs[2];
10699             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10700             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10701             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10702             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10703           }
10704
10705       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy) || 
10706             isa<VectorType>(SrcPTy)) &&
10707           // Do not allow turning this into a load of an integer, which is then
10708           // casted to a pointer, this pessimizes pointer analysis a lot.
10709           (isa<PointerType>(SrcPTy) == isa<PointerType>(LI.getType())) &&
10710           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10711                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10712
10713         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10714         // the same size.  Instead of casting the pointer before the load, cast
10715         // the result of the loaded value.
10716         Value *NewLoad = IC.InsertNewInstBefore(new LoadInst(CastOp,
10717                                                              CI->getName(),
10718                                                          LI.isVolatile()),LI);
10719         // Now cast the result of the load.
10720         return new BitCastInst(NewLoad, LI.getType());
10721       }
10722     }
10723   }
10724   return 0;
10725 }
10726
10727 /// isSafeToLoadUnconditionally - Return true if we know that executing a load
10728 /// from this value cannot trap.  If it is not obviously safe to load from the
10729 /// specified pointer, we do a quick local scan of the basic block containing
10730 /// ScanFrom, to determine if the address is already accessed.
10731 static bool isSafeToLoadUnconditionally(Value *V, Instruction *ScanFrom) {
10732   // If it is an alloca it is always safe to load from.
10733   if (isa<AllocaInst>(V)) return true;
10734
10735   // If it is a global variable it is mostly safe to load from.
10736   if (const GlobalValue *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(V))
10737     // Don't try to evaluate aliases.  External weak GV can be null.
10738     return !isa<GlobalAlias>(GV) && !GV->hasExternalWeakLinkage();
10739
10740   // Otherwise, be a little bit agressive by scanning the local block where we
10741   // want to check to see if the pointer is already being loaded or stored
10742   // from/to.  If so, the previous load or store would have already trapped,
10743   // so there is no harm doing an extra load (also, CSE will later eliminate
10744   // the load entirely).
10745   BasicBlock::iterator BBI = ScanFrom, E = ScanFrom->getParent()->begin();
10746
10747   while (BBI != E) {
10748     --BBI;
10749
10750     // If we see a free or a call (which might do a free) the pointer could be
10751     // marked invalid.
10752     if (isa<FreeInst>(BBI) || isa<CallInst>(BBI))
10753       return false;
10754     
10755     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10756       if (LI->getOperand(0) == V) return true;
10757     } else if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10758       if (SI->getOperand(1) == V) return true;
10759     }
10760
10761   }
10762   return false;
10763 }
10764
10765 /// equivalentAddressValues - Test if A and B will obviously have the same
10766 /// value. This includes recognizing that %t0 and %t1 will have the same
10767 /// value in code like this:
10768 ///   %t0 = getelementptr @a, 0, 3
10769 ///   store i32 0, i32* %t0
10770 ///   %t1 = getelementptr @a, 0, 3
10771 ///   %t2 = load i32* %t1
10772 ///
10773 static bool equivalentAddressValues(Value *A, Value *B) {
10774   // Test if the values are trivially equivalent.
10775   if (A == B) return true;
10776
10777   // Test if the values come form identical arithmetic instructions.
10778   if (isa<BinaryOperator>(A) ||
10779       isa<CastInst>(A) ||
10780       isa<PHINode>(A) ||
10781       isa<GetElementPtrInst>(A))
10782     if (Instruction *BI = dyn_cast<Instruction>(B))
10783       if (cast<Instruction>(A)->isIdenticalTo(BI))
10784         return true;
10785
10786   // Otherwise they may not be equivalent.
10787   return false;
10788 }
10789
10790 Instruction *InstCombiner::visitLoadInst(LoadInst &LI) {
10791   Value *Op = LI.getOperand(0);
10792
10793   // Attempt to improve the alignment.
10794   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Op);
10795   if (KnownAlign >
10796       (LI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(LI.getType()) :
10797                                 LI.getAlignment()))
10798     LI.setAlignment(KnownAlign);
10799
10800   // load (cast X) --> cast (load X) iff safe
10801   if (isa<CastInst>(Op))
10802     if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10803       return Res;
10804
10805   // None of the following transforms are legal for volatile loads.
10806   if (LI.isVolatile()) return 0;
10807   
10808   // Do really simple store-to-load forwarding and load CSE, to catch cases
10809   // where there are several consequtive memory accesses to the same location,
10810   // separated by a few arithmetic operations.
10811   BasicBlock::iterator BBI = &LI;
10812   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != LI.getParent()->begin() && ScanInsts;
10813        --ScanInsts) {
10814     --BBI;
10815     
10816     if (StoreInst *SI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
10817       if (equivalentAddressValues(SI->getOperand(1), LI.getOperand(0)))
10818         return ReplaceInstUsesWith(LI, SI->getOperand(0));
10819     } else if (LoadInst *LIB = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
10820       if (equivalentAddressValues(LIB->getOperand(0), LI.getOperand(0)))
10821         return ReplaceInstUsesWith(LI, LIB);
10822     }
10823
10824     // Don't skip over things that can modify memory.
10825     if (BBI->mayWriteToMemory())
10826       break;
10827   }
10828
10829   if (GetElementPtrInst *GEPI = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Op)) {
10830     const Value *GEPI0 = GEPI->getOperand(0);
10831     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10832     if (isa<ConstantPointerNull>(GEPI0) &&
10833         cast<PointerType>(GEPI0->getType())->getAddressSpace() == 0) {
10834       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10835       // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10836       // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10837       // CFG.
10838       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10839                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10840       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10841     }
10842   } 
10843
10844   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Op)) {
10845     // load null/undef -> undef
10846     // TODO: Consider a target hook for valid address spaces for this xform.
10847     if (isa<UndefValue>(C) || (C->isNullValue() && 
10848         cast<PointerType>(Op->getType())->getAddressSpace() == 0)) {
10849       // Insert a new store to null instruction before the load to indicate that
10850       // this code is not reachable.  We do this instead of inserting an
10851       // unreachable instruction directly because we cannot modify the CFG.
10852       new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10853                     Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10854       return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10855     }
10856
10857     // Instcombine load (constant global) into the value loaded.
10858     if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op))
10859       if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10860         return ReplaceInstUsesWith(LI, GV->getInitializer());
10861
10862     // Instcombine load (constantexpr_GEP global, 0, ...) into the value loaded.
10863     if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Op)) {
10864       if (CE->getOpcode() == Instruction::GetElementPtr) {
10865         if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(CE->getOperand(0)))
10866           if (GV->isConstant() && !GV->isDeclaration())
10867             if (Constant *V = 
10868                ConstantFoldLoadThroughGEPConstantExpr(GV->getInitializer(), CE))
10869               return ReplaceInstUsesWith(LI, V);
10870         if (CE->getOperand(0)->isNullValue()) {
10871           // Insert a new store to null instruction before the load to indicate
10872           // that this code is not reachable.  We do this instead of inserting
10873           // an unreachable instruction directly because we cannot modify the
10874           // CFG.
10875           new StoreInst(UndefValue::get(LI.getType()),
10876                         Constant::getNullValue(Op->getType()), &LI);
10877           return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10878         }
10879
10880       } else if (CE->isCast()) {
10881         if (Instruction *Res = InstCombineLoadCast(*this, LI, TD))
10882           return Res;
10883       }
10884     }
10885   }
10886     
10887   // If this load comes from anywhere in a constant global, and if the global
10888   // is all undef or zero, we know what it loads.
10889   if (GlobalVariable *GV = dyn_cast<GlobalVariable>(Op->getUnderlyingObject())){
10890     if (GV->isConstant() && GV->hasInitializer()) {
10891       if (GV->getInitializer()->isNullValue())
10892         return ReplaceInstUsesWith(LI, Constant::getNullValue(LI.getType()));
10893       else if (isa<UndefValue>(GV->getInitializer()))
10894         return ReplaceInstUsesWith(LI, UndefValue::get(LI.getType()));
10895     }
10896   }
10897
10898   if (Op->hasOneUse()) {
10899     // Change select and PHI nodes to select values instead of addresses: this
10900     // helps alias analysis out a lot, allows many others simplifications, and
10901     // exposes redundancy in the code.
10902     //
10903     // Note that we cannot do the transformation unless we know that the
10904     // introduced loads cannot trap!  Something like this is valid as long as
10905     // the condition is always false: load (select bool %C, int* null, int* %G),
10906     // but it would not be valid if we transformed it to load from null
10907     // unconditionally.
10908     //
10909     if (SelectInst *SI = dyn_cast<SelectInst>(Op)) {
10910       // load (select (Cond, &V1, &V2))  --> select(Cond, load &V1, load &V2).
10911       if (isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(1), SI) &&
10912           isSafeToLoadUnconditionally(SI->getOperand(2), SI)) {
10913         Value *V1 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(1),
10914                                      SI->getOperand(1)->getName()+".val"), LI);
10915         Value *V2 = InsertNewInstBefore(new LoadInst(SI->getOperand(2),
10916                                      SI->getOperand(2)->getName()+".val"), LI);
10917         return SelectInst::Create(SI->getCondition(), V1, V2);
10918       }
10919
10920       // load (select (cond, null, P)) -> load P
10921       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(1)))
10922         if (C->isNullValue()) {
10923           LI.setOperand(0, SI->getOperand(2));
10924           return &LI;
10925         }
10926
10927       // load (select (cond, P, null)) -> load P
10928       if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SI->getOperand(2)))
10929         if (C->isNullValue()) {
10930           LI.setOperand(0, SI->getOperand(1));
10931           return &LI;
10932         }
10933     }
10934   }
10935   return 0;
10936 }
10937
10938 /// InstCombineStoreToCast - Fold store V, (cast P) -> store (cast V), P
10939 /// when possible.
10940 static Instruction *InstCombineStoreToCast(InstCombiner &IC, StoreInst &SI) {
10941   User *CI = cast<User>(SI.getOperand(1));
10942   Value *CastOp = CI->getOperand(0);
10943
10944   const Type *DestPTy = cast<PointerType>(CI->getType())->getElementType();
10945   if (const PointerType *SrcTy = dyn_cast<PointerType>(CastOp->getType())) {
10946     const Type *SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10947
10948     if (DestPTy->isInteger() || isa<PointerType>(DestPTy)) {
10949       // If the source is an array, the code below will not succeed.  Check to
10950       // see if a trivial 'gep P, 0, 0' will help matters.  Only do this for
10951       // constants.
10952       if (const ArrayType *ASrcTy = dyn_cast<ArrayType>(SrcPTy))
10953         if (Constant *CSrc = dyn_cast<Constant>(CastOp))
10954           if (ASrcTy->getNumElements() != 0) {
10955             Value* Idxs[2];
10956             Idxs[0] = Idxs[1] = Constant::getNullValue(Type::Int32Ty);
10957             CastOp = ConstantExpr::getGetElementPtr(CSrc, Idxs, 2);
10958             SrcTy = cast<PointerType>(CastOp->getType());
10959             SrcPTy = SrcTy->getElementType();
10960           }
10961
10962       if ((SrcPTy->isInteger() || isa<PointerType>(SrcPTy)) &&
10963           IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(SrcPTy) ==
10964                IC.getTargetData().getTypeSizeInBits(DestPTy)) {
10965
10966         // Okay, we are casting from one integer or pointer type to another of
10967         // the same size.  Instead of casting the pointer before 
10968         // the store, cast the value to be stored.
10969         Value *NewCast;
10970         Value *SIOp0 = SI.getOperand(0);
10971         Instruction::CastOps opcode = Instruction::BitCast;
10972         const Type* CastSrcTy = SIOp0->getType();
10973         const Type* CastDstTy = SrcPTy;
10974         if (isa<PointerType>(CastDstTy)) {
10975           if (CastSrcTy->isInteger())
10976             opcode = Instruction::IntToPtr;
10977         } else if (isa<IntegerType>(CastDstTy)) {
10978           if (isa<PointerType>(SIOp0->getType()))
10979             opcode = Instruction::PtrToInt;
10980         }
10981         if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(SIOp0))
10982           NewCast = ConstantExpr::getCast(opcode, C, CastDstTy);
10983         else
10984           NewCast = IC.InsertNewInstBefore(
10985             CastInst::Create(opcode, SIOp0, CastDstTy, SIOp0->getName()+".c"), 
10986             SI);
10987         return new StoreInst(NewCast, CastOp);
10988       }
10989     }
10990   }
10991   return 0;
10992 }
10993
10994 Instruction *InstCombiner::visitStoreInst(StoreInst &SI) {
10995   Value *Val = SI.getOperand(0);
10996   Value *Ptr = SI.getOperand(1);
10997
10998   if (isa<UndefValue>(Ptr)) {     // store X, undef -> noop (even if volatile)
10999     EraseInstFromFunction(SI);
11000     ++NumCombined;
11001     return 0;
11002   }
11003   
11004   // If the RHS is an alloca with a single use, zapify the store, making the
11005   // alloca dead.
11006   if (Ptr->hasOneUse() && !SI.isVolatile()) {
11007     if (isa<AllocaInst>(Ptr)) {
11008       EraseInstFromFunction(SI);
11009       ++NumCombined;
11010       return 0;
11011     }
11012     
11013     if (GetElementPtrInst *GEP = dyn_cast<GetElementPtrInst>(Ptr))
11014       if (isa<AllocaInst>(GEP->getOperand(0)) &&
11015           GEP->getOperand(0)->hasOneUse()) {
11016         EraseInstFromFunction(SI);
11017         ++NumCombined;
11018         return 0;
11019       }
11020   }
11021
11022   // Attempt to improve the alignment.
11023   unsigned KnownAlign = GetOrEnforceKnownAlignment(Ptr);
11024   if (KnownAlign >
11025       (SI.getAlignment() == 0 ? TD->getABITypeAlignment(Val->getType()) :
11026                                 SI.getAlignment()))
11027     SI.setAlignment(KnownAlign);
11028
11029   // Do really simple DSE, to catch cases where there are several consequtive
11030   // stores to the same location, separated by a few arithmetic operations. This
11031   // situation often occurs with bitfield accesses.
11032   BasicBlock::iterator BBI = &SI;
11033   for (unsigned ScanInsts = 6; BBI != SI.getParent()->begin() && ScanInsts;
11034        --ScanInsts) {
11035     --BBI;
11036     
11037     if (StoreInst *PrevSI = dyn_cast<StoreInst>(BBI)) {
11038       // Prev store isn't volatile, and stores to the same location?
11039       if (!PrevSI->isVolatile() && equivalentAddressValues(PrevSI->getOperand(1),
11040           SI.getOperand(1))) {
11041         ++NumDeadStore;
11042         ++BBI;
11043         EraseInstFromFunction(*PrevSI);
11044         continue;
11045       }
11046       break;
11047     }
11048     
11049     // If this is a load, we have to stop.  However, if the loaded value is from
11050     // the pointer we're loading and is producing the pointer we're storing,
11051     // then *this* store is dead (X = load P; store X -> P).
11052     if (LoadInst *LI = dyn_cast<LoadInst>(BBI)) {
11053       if (LI == Val && equivalentAddressValues(LI->getOperand(0), Ptr) &&
11054           !SI.isVolatile()) {
11055         EraseInstFromFunction(SI);
11056         ++NumCombined;
11057         return 0;
11058       }
11059       // Otherwise, this is a load from some other location.  Stores before it
11060       // may not be dead.
11061       break;
11062     }
11063     
11064     // Don't skip over loads or things that can modify memory.
11065     if (BBI->mayWriteToMemory() || BBI->mayReadFromMemory())
11066       break;
11067   }
11068   
11069   
11070   if (SI.isVolatile()) return 0;  // Don't hack volatile stores.
11071
11072   // store X, null    -> turns into 'unreachable' in SimplifyCFG
11073   if (isa<ConstantPointerNull>(Ptr)) {
11074     if (!isa<UndefValue>(Val)) {
11075       SI.setOperand(0, UndefValue::get(Val->getType()));
11076       if (Instruction *U = dyn_cast<Instruction>(Val))
11077         AddToWorkList(U);  // Dropped a use.
11078       ++NumCombined;
11079     }
11080     return 0;  // Do not modify these!
11081   }
11082
11083   // store undef, Ptr -> noop
11084   if (isa<UndefValue>(Val)) {
11085     EraseInstFromFunction(SI);
11086     ++NumCombined;
11087     return 0;
11088   }
11089
11090   // If the pointer destination is a cast, see if we can fold the cast into the
11091   // source instead.
11092   if (isa<CastInst>(Ptr))
11093     if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11094       return Res;
11095   if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(Ptr))
11096     if (CE->isCast())
11097       if (Instruction *Res = InstCombineStoreToCast(*this, SI))
11098         return Res;
11099
11100   
11101   // If this store is the last instruction in the basic block, and if the block
11102   // ends with an unconditional branch, try to move it to the successor block.
11103   BBI = &SI; ++BBI;
11104   if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(BBI))
11105     if (BI->isUnconditional())
11106       if (SimplifyStoreAtEndOfBlock(SI))
11107         return 0;  // xform done!
11108   
11109   return 0;
11110 }
11111
11112 /// SimplifyStoreAtEndOfBlock - Turn things like:
11113 ///   if () { *P = v1; } else { *P = v2 }
11114 /// into a phi node with a store in the successor.
11115 ///
11116 /// Simplify things like:
11117 ///   *P = v1; if () { *P = v2; }
11118 /// into a phi node with a store in the successor.
11119 ///
11120 bool InstCombiner::SimplifyStoreAtEndOfBlock(StoreInst &SI) {
11121   BasicBlock *StoreBB = SI.getParent();
11122   
11123   // Check to see if the successor block has exactly two incoming edges.  If
11124   // so, see if the other predecessor contains a store to the same location.
11125   // if so, insert a PHI node (if needed) and move the stores down.
11126   BasicBlock *DestBB = StoreBB->getTerminator()->getSuccessor(0);
11127   
11128   // Determine whether Dest has exactly two predecessors and, if so, compute
11129   // the other predecessor.
11130   pred_iterator PI = pred_begin(DestBB);
11131   BasicBlock *OtherBB = 0;
11132   if (*PI != StoreBB)
11133     OtherBB = *PI;
11134   ++PI;
11135   if (PI == pred_end(DestBB))
11136     return false;
11137   
11138   if (*PI != StoreBB) {
11139     if (OtherBB)
11140       return false;
11141     OtherBB = *PI;
11142   }
11143   if (++PI != pred_end(DestBB))
11144     return false;
11145
11146   // Bail out if all the relevant blocks aren't distinct (this can happen,
11147   // for example, if SI is in an infinite loop)
11148   if (StoreBB == DestBB || OtherBB == DestBB)
11149     return false;
11150
11151   // Verify that the other block ends in a branch and is not otherwise empty.
11152   BasicBlock::iterator BBI = OtherBB->getTerminator();
11153   BranchInst *OtherBr = dyn_cast<BranchInst>(BBI);
11154   if (!OtherBr || BBI == OtherBB->begin())
11155     return false;
11156   
11157   // If the other block ends in an unconditional branch, check for the 'if then
11158   // else' case.  there is an instruction before the branch.
11159   StoreInst *OtherStore = 0;
11160   if (OtherBr->isUnconditional()) {
11161     // If this isn't a store, or isn't a store to the same location, bail out.
11162     --BBI;
11163     OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI);
11164     if (!OtherStore || OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11165       return false;
11166   } else {
11167     // Otherwise, the other block ended with a conditional branch. If one of the
11168     // destinations is StoreBB, then we have the if/then case.
11169     if (OtherBr->getSuccessor(0) != StoreBB && 
11170         OtherBr->getSuccessor(1) != StoreBB)
11171       return false;
11172     
11173     // Okay, we know that OtherBr now goes to Dest and StoreBB, so this is an
11174     // if/then triangle.  See if there is a store to the same ptr as SI that
11175     // lives in OtherBB.
11176     for (;; --BBI) {
11177       // Check to see if we find the matching store.
11178       if ((OtherStore = dyn_cast<StoreInst>(BBI))) {
11179         if (OtherStore->getOperand(1) != SI.getOperand(1))
11180           return false;
11181         break;
11182       }
11183       // If we find something that may be using or overwriting the stored
11184       // value, or if we run out of instructions, we can't do the xform.
11185       if (BBI->mayReadFromMemory() || BBI->mayWriteToMemory() ||
11186           BBI == OtherBB->begin())
11187         return false;
11188     }
11189     
11190     // In order to eliminate the store in OtherBr, we have to
11191     // make sure nothing reads or overwrites the stored value in
11192     // StoreBB.
11193     for (BasicBlock::iterator I = StoreBB->begin(); &*I != &SI; ++I) {
11194       // FIXME: This should really be AA driven.
11195       if (I->mayReadFromMemory() || I->mayWriteToMemory())
11196         return false;
11197     }
11198   }
11199   
11200   // Insert a PHI node now if we need it.
11201   Value *MergedVal = OtherStore->getOperand(0);
11202   if (MergedVal != SI.getOperand(0)) {
11203     PHINode *PN = PHINode::Create(MergedVal->getType(), "storemerge");
11204     PN->reserveOperandSpace(2);
11205     PN->addIncoming(SI.getOperand(0), SI.getParent());
11206     PN->addIncoming(OtherStore->getOperand(0), OtherBB);
11207     MergedVal = InsertNewInstBefore(PN, DestBB->front());
11208   }
11209   
11210   // Advance to a place where it is safe to insert the new store and
11211   // insert it.
11212   BBI = DestBB->getFirstNonPHI();
11213   InsertNewInstBefore(new StoreInst(MergedVal, SI.getOperand(1),
11214                                     OtherStore->isVolatile()), *BBI);
11215   
11216   // Nuke the old stores.
11217   EraseInstFromFunction(SI);
11218   EraseInstFromFunction(*OtherStore);
11219   ++NumCombined;
11220   return true;
11221 }
11222
11223
11224 Instruction *InstCombiner::visitBranchInst(BranchInst &BI) {
11225   // Change br (not X), label True, label False to: br X, label False, True
11226   Value *X = 0;
11227   BasicBlock *TrueDest;
11228   BasicBlock *FalseDest;
11229   if (match(&BI, m_Br(m_Not(m_Value(X)), TrueDest, FalseDest)) &&
11230       !isa<Constant>(X)) {
11231     // Swap Destinations and condition...
11232     BI.setCondition(X);
11233     BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11234     BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11235     return &BI;
11236   }
11237
11238   // Cannonicalize fcmp_one -> fcmp_oeq
11239   FCmpInst::Predicate FPred; Value *Y;
11240   if (match(&BI, m_Br(m_FCmp(FPred, m_Value(X), m_Value(Y)), 
11241                              TrueDest, FalseDest)))
11242     if ((FPred == FCmpInst::FCMP_ONE || FPred == FCmpInst::FCMP_OLE ||
11243          FPred == FCmpInst::FCMP_OGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11244       FCmpInst *I = cast<FCmpInst>(BI.getCondition());
11245       FCmpInst::Predicate NewPred = FCmpInst::getInversePredicate(FPred);
11246       Instruction *NewSCC = new FCmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11247       NewSCC->takeName(I);
11248       // Swap Destinations and condition...
11249       BI.setCondition(NewSCC);
11250       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11251       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11252       RemoveFromWorkList(I);
11253       I->eraseFromParent();
11254       AddToWorkList(NewSCC);
11255       return &BI;
11256     }
11257
11258   // Cannonicalize icmp_ne -> icmp_eq
11259   ICmpInst::Predicate IPred;
11260   if (match(&BI, m_Br(m_ICmp(IPred, m_Value(X), m_Value(Y)),
11261                       TrueDest, FalseDest)))
11262     if ((IPred == ICmpInst::ICMP_NE  || IPred == ICmpInst::ICMP_ULE ||
11263          IPred == ICmpInst::ICMP_SLE || IPred == ICmpInst::ICMP_UGE ||
11264          IPred == ICmpInst::ICMP_SGE) && BI.getCondition()->hasOneUse()) {
11265       ICmpInst *I = cast<ICmpInst>(BI.getCondition());
11266       ICmpInst::Predicate NewPred = ICmpInst::getInversePredicate(IPred);
11267       Instruction *NewSCC = new ICmpInst(NewPred, X, Y, "", I);
11268       NewSCC->takeName(I);
11269       // Swap Destinations and condition...
11270       BI.setCondition(NewSCC);
11271       BI.setSuccessor(0, FalseDest);
11272       BI.setSuccessor(1, TrueDest);
11273       RemoveFromWorkList(I);
11274       I->eraseFromParent();;
11275       AddToWorkList(NewSCC);
11276       return &BI;
11277     }
11278
11279   return 0;
11280 }
11281
11282 Instruction *InstCombiner::visitSwitchInst(SwitchInst &SI) {
11283   Value *Cond = SI.getCondition();
11284   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(Cond)) {
11285     if (I->getOpcode() == Instruction::Add)
11286       if (ConstantInt *AddRHS = dyn_cast<ConstantInt>(I->getOperand(1))) {
11287         // change 'switch (X+4) case 1:' into 'switch (X) case -3'
11288         for (unsigned i = 2, e = SI.getNumOperands(); i != e; i += 2)
11289           SI.setOperand(i,ConstantExpr::getSub(cast<Constant>(SI.getOperand(i)),
11290                                                 AddRHS));
11291         SI.setOperand(0, I->getOperand(0));
11292         AddToWorkList(I);
11293         return &SI;
11294       }
11295   }
11296   return 0;
11297 }
11298
11299 Instruction *InstCombiner::visitExtractValueInst(ExtractValueInst &EV) {
11300   Value *Agg = EV.getAggregateOperand();
11301
11302   if (!EV.hasIndices())
11303     return ReplaceInstUsesWith(EV, Agg);
11304
11305   if (Constant *C = dyn_cast<Constant>(Agg)) {
11306     if (isa<UndefValue>(C))
11307       return ReplaceInstUsesWith(EV, UndefValue::get(EV.getType()));
11308       
11309     if (isa<ConstantAggregateZero>(C))
11310       return ReplaceInstUsesWith(EV, Constant::getNullValue(EV.getType()));
11311
11312     if (isa<ConstantArray>(C) || isa<ConstantStruct>(C)) {
11313       // Extract the element indexed by the first index out of the constant
11314       Value *V = C->getOperand(*EV.idx_begin());
11315       if (EV.getNumIndices() > 1)
11316         // Extract the remaining indices out of the constant indexed by the
11317         // first index
11318         return ExtractValueInst::Create(V, EV.idx_begin() + 1, EV.idx_end());
11319       else
11320         return ReplaceInstUsesWith(EV, V);
11321     }
11322     return 0; // Can't handle other constants
11323   } 
11324   if (InsertValueInst *IV = dyn_cast<InsertValueInst>(Agg)) {
11325     // We're extracting from an insertvalue instruction, compare the indices
11326     const unsigned *exti, *exte, *insi, *inse;
11327     for (exti = EV.idx_begin(), insi = IV->idx_begin(),
11328          exte = EV.idx_end(), inse = IV->idx_end();
11329          exti != exte && insi != inse;
11330          ++exti, ++insi) {
11331       if (*insi != *exti)
11332         // The insert and extract both reference distinctly different elements.
11333         // This means the extract is not influenced by the insert, and we can
11334         // replace the aggregate operand of the extract with the aggregate
11335         // operand of the insert. i.e., replace
11336         // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11337         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 0
11338         // with
11339         // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 0
11340         return ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11341                                         EV.idx_begin(), EV.idx_end());
11342     }
11343     if (exti == exte && insi == inse)
11344       // Both iterators are at the end: Index lists are identical. Replace
11345       // %B = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11346       // %C = extractvalue { i32, { i32 } } %B, 1, 0
11347       // with "i32 42"
11348       return ReplaceInstUsesWith(EV, IV->getInsertedValueOperand());
11349     if (exti == exte) {
11350       // The extract list is a prefix of the insert list. i.e. replace
11351       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, i32 42, 1, 0
11352       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1
11353       // with
11354       // %X = extractvalue { i32, { i32 } } %A, 1
11355       // %E = insertvalue { i32 } %X, i32 42, 0
11356       // by switching the order of the insert and extract (though the
11357       // insertvalue should be left in, since it may have other uses).
11358       Value *NewEV = InsertNewInstBefore(
11359         ExtractValueInst::Create(IV->getAggregateOperand(),
11360                                  EV.idx_begin(), EV.idx_end()),
11361         EV);
11362       return InsertValueInst::Create(NewEV, IV->getInsertedValueOperand(),
11363                                      insi, inse);
11364     }
11365     if (insi == inse)
11366       // The insert list is a prefix of the extract list
11367       // We can simply remove the common indices from the extract and make it
11368       // operate on the inserted value instead of the insertvalue result.
11369       // i.e., replace
11370       // %I = insertvalue { i32, { i32 } } %A, { i32 } { i32 42 }, 1
11371       // %E = extractvalue { i32, { i32 } } %I, 1, 0
11372       // with
11373       // %E extractvalue { i32 } { i32 42 }, 0
11374       return ExtractValueInst::Create(IV->getInsertedValueOperand(), 
11375                                       exti, exte);
11376   }
11377   // Can't simplify extracts from other values. Note that nested extracts are
11378   // already simplified implicitely by the above (extract ( extract (insert) )
11379   // will be translated into extract ( insert ( extract ) ) first and then just
11380   // the value inserted, if appropriate).
11381   return 0;
11382 }
11383
11384 /// CheapToScalarize - Return true if the value is cheaper to scalarize than it
11385 /// is to leave as a vector operation.
11386 static bool CheapToScalarize(Value *V, bool isConstant) {
11387   if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) 
11388     return true;
11389   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(V)) {
11390     if (isConstant) return true;
11391     // If all elts are the same, we can extract.
11392     Constant *Op0 = C->getOperand(0);
11393     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11394       if (C->getOperand(i) != Op0)
11395         return false;
11396     return true;
11397   }
11398   Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(V);
11399   if (!I) return false;
11400   
11401   // Insert element gets simplified to the inserted element or is deleted if
11402   // this is constant idx extract element and its a constant idx insertelt.
11403   if (I->getOpcode() == Instruction::InsertElement && isConstant &&
11404       isa<ConstantInt>(I->getOperand(2)))
11405     return true;
11406   if (I->getOpcode() == Instruction::Load && I->hasOneUse())
11407     return true;
11408   if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I))
11409     if (BO->hasOneUse() &&
11410         (CheapToScalarize(BO->getOperand(0), isConstant) ||
11411          CheapToScalarize(BO->getOperand(1), isConstant)))
11412       return true;
11413   if (CmpInst *CI = dyn_cast<CmpInst>(I))
11414     if (CI->hasOneUse() &&
11415         (CheapToScalarize(CI->getOperand(0), isConstant) ||
11416          CheapToScalarize(CI->getOperand(1), isConstant)))
11417       return true;
11418   
11419   return false;
11420 }
11421
11422 /// Read and decode a shufflevector mask.
11423 ///
11424 /// It turns undef elements into values that are larger than the number of
11425 /// elements in the input.
11426 static std::vector<unsigned> getShuffleMask(const ShuffleVectorInst *SVI) {
11427   unsigned NElts = SVI->getType()->getNumElements();
11428   if (isa<ConstantAggregateZero>(SVI->getOperand(2)))
11429     return std::vector<unsigned>(NElts, 0);
11430   if (isa<UndefValue>(SVI->getOperand(2)))
11431     return std::vector<unsigned>(NElts, 2*NElts);
11432
11433   std::vector<unsigned> Result;
11434   const ConstantVector *CP = cast<ConstantVector>(SVI->getOperand(2));
11435   for (User::const_op_iterator i = CP->op_begin(), e = CP->op_end(); i!=e; ++i)
11436     if (isa<UndefValue>(*i))
11437       Result.push_back(NElts*2);  // undef -> 8
11438     else
11439       Result.push_back(cast<ConstantInt>(*i)->getZExtValue());
11440   return Result;
11441 }
11442
11443 /// FindScalarElement - Given a vector and an element number, see if the scalar
11444 /// value is already around as a register, for example if it were inserted then
11445 /// extracted from the vector.
11446 static Value *FindScalarElement(Value *V, unsigned EltNo) {
11447   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && "Not looking at a vector?");
11448   const VectorType *PTy = cast<VectorType>(V->getType());
11449   unsigned Width = PTy->getNumElements();
11450   if (EltNo >= Width)  // Out of range access.
11451     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11452   
11453   if (isa<UndefValue>(V))
11454     return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11455   else if (isa<ConstantAggregateZero>(V))
11456     return Constant::getNullValue(PTy->getElementType());
11457   else if (ConstantVector *CP = dyn_cast<ConstantVector>(V))
11458     return CP->getOperand(EltNo);
11459   else if (InsertElementInst *III = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11460     // If this is an insert to a variable element, we don't know what it is.
11461     if (!isa<ConstantInt>(III->getOperand(2))) 
11462       return 0;
11463     unsigned IIElt = cast<ConstantInt>(III->getOperand(2))->getZExtValue();
11464     
11465     // If this is an insert to the element we are looking for, return the
11466     // inserted value.
11467     if (EltNo == IIElt) 
11468       return III->getOperand(1);
11469     
11470     // Otherwise, the insertelement doesn't modify the value, recurse on its
11471     // vector input.
11472     return FindScalarElement(III->getOperand(0), EltNo);
11473   } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(V)) {
11474     unsigned LHSWidth =
11475       cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11476     unsigned InEl = getShuffleMask(SVI)[EltNo];
11477     if (InEl < LHSWidth)
11478       return FindScalarElement(SVI->getOperand(0), InEl);
11479     else if (InEl < LHSWidth*2)
11480       return FindScalarElement(SVI->getOperand(1), InEl - LHSWidth);
11481     else
11482       return UndefValue::get(PTy->getElementType());
11483   }
11484   
11485   // Otherwise, we don't know.
11486   return 0;
11487 }
11488
11489 Instruction *InstCombiner::visitExtractElementInst(ExtractElementInst &EI) {
11490   // If vector val is undef, replace extract with scalar undef.
11491   if (isa<UndefValue>(EI.getOperand(0)))
11492     return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11493
11494   // If vector val is constant 0, replace extract with scalar 0.
11495   if (isa<ConstantAggregateZero>(EI.getOperand(0)))
11496     return ReplaceInstUsesWith(EI, Constant::getNullValue(EI.getType()));
11497   
11498   if (ConstantVector *C = dyn_cast<ConstantVector>(EI.getOperand(0))) {
11499     // If vector val is constant with all elements the same, replace EI with
11500     // that element. When the elements are not identical, we cannot replace yet
11501     // (we do that below, but only when the index is constant).
11502     Constant *op0 = C->getOperand(0);
11503     for (unsigned i = 1; i < C->getNumOperands(); ++i)
11504       if (C->getOperand(i) != op0) {
11505         op0 = 0; 
11506         break;
11507       }
11508     if (op0)
11509       return ReplaceInstUsesWith(EI, op0);
11510   }
11511   
11512   // If extracting a specified index from the vector, see if we can recursively
11513   // find a previously computed scalar that was inserted into the vector.
11514   if (ConstantInt *IdxC = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11515     unsigned IndexVal = IdxC->getZExtValue();
11516     unsigned VectorWidth = 
11517       cast<VectorType>(EI.getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11518       
11519     // If this is extracting an invalid index, turn this into undef, to avoid
11520     // crashing the code below.
11521     if (IndexVal >= VectorWidth)
11522       return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11523     
11524     // This instruction only demands the single element from the input vector.
11525     // If the input vector has a single use, simplify it based on this use
11526     // property.
11527     if (EI.getOperand(0)->hasOneUse() && VectorWidth != 1) {
11528       uint64_t UndefElts;
11529       if (Value *V = SimplifyDemandedVectorElts(EI.getOperand(0),
11530                                                 1 << IndexVal,
11531                                                 UndefElts)) {
11532         EI.setOperand(0, V);
11533         return &EI;
11534       }
11535     }
11536     
11537     if (Value *Elt = FindScalarElement(EI.getOperand(0), IndexVal))
11538       return ReplaceInstUsesWith(EI, Elt);
11539     
11540     // If the this extractelement is directly using a bitcast from a vector of
11541     // the same number of elements, see if we can find the source element from
11542     // it.  In this case, we will end up needing to bitcast the scalars.
11543     if (BitCastInst *BCI = dyn_cast<BitCastInst>(EI.getOperand(0))) {
11544       if (const VectorType *VT = 
11545               dyn_cast<VectorType>(BCI->getOperand(0)->getType()))
11546         if (VT->getNumElements() == VectorWidth)
11547           if (Value *Elt = FindScalarElement(BCI->getOperand(0), IndexVal))
11548             return new BitCastInst(Elt, EI.getType());
11549     }
11550   }
11551   
11552   if (Instruction *I = dyn_cast<Instruction>(EI.getOperand(0))) {
11553     if (I->hasOneUse()) {
11554       // Push extractelement into predecessor operation if legal and
11555       // profitable to do so
11556       if (BinaryOperator *BO = dyn_cast<BinaryOperator>(I)) {
11557         bool isConstantElt = isa<ConstantInt>(EI.getOperand(1));
11558         if (CheapToScalarize(BO, isConstantElt)) {
11559           ExtractElementInst *newEI0 = 
11560             new ExtractElementInst(BO->getOperand(0), EI.getOperand(1),
11561                                    EI.getName()+".lhs");
11562           ExtractElementInst *newEI1 =
11563             new ExtractElementInst(BO->getOperand(1), EI.getOperand(1),
11564                                    EI.getName()+".rhs");
11565           InsertNewInstBefore(newEI0, EI);
11566           InsertNewInstBefore(newEI1, EI);
11567           return BinaryOperator::Create(BO->getOpcode(), newEI0, newEI1);
11568         }
11569       } else if (isa<LoadInst>(I)) {
11570         unsigned AS = 
11571           cast<PointerType>(I->getOperand(0)->getType())->getAddressSpace();
11572         Value *Ptr = InsertBitCastBefore(I->getOperand(0),
11573                                          PointerType::get(EI.getType(), AS),EI);
11574         GetElementPtrInst *GEP =
11575           GetElementPtrInst::Create(Ptr, EI.getOperand(1), I->getName()+".gep");
11576         InsertNewInstBefore(GEP, EI);
11577         return new LoadInst(GEP);
11578       }
11579     }
11580     if (InsertElementInst *IE = dyn_cast<InsertElementInst>(I)) {
11581       // Extracting the inserted element?
11582       if (IE->getOperand(2) == EI.getOperand(1))
11583         return ReplaceInstUsesWith(EI, IE->getOperand(1));
11584       // If the inserted and extracted elements are constants, they must not
11585       // be the same value, extract from the pre-inserted value instead.
11586       if (isa<Constant>(IE->getOperand(2)) &&
11587           isa<Constant>(EI.getOperand(1))) {
11588         AddUsesToWorkList(EI);
11589         EI.setOperand(0, IE->getOperand(0));
11590         return &EI;
11591       }
11592     } else if (ShuffleVectorInst *SVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(I)) {
11593       // If this is extracting an element from a shufflevector, figure out where
11594       // it came from and extract from the appropriate input element instead.
11595       if (ConstantInt *Elt = dyn_cast<ConstantInt>(EI.getOperand(1))) {
11596         unsigned SrcIdx = getShuffleMask(SVI)[Elt->getZExtValue()];
11597         Value *Src;
11598         unsigned LHSWidth =
11599           cast<VectorType>(SVI->getOperand(0)->getType())->getNumElements();
11600
11601         if (SrcIdx < LHSWidth)
11602           Src = SVI->getOperand(0);
11603         else if (SrcIdx < LHSWidth*2) {
11604           SrcIdx -= LHSWidth;
11605           Src = SVI->getOperand(1);
11606         } else {
11607           return ReplaceInstUsesWith(EI, UndefValue::get(EI.getType()));
11608         }
11609         return new ExtractElementInst(Src, SrcIdx);
11610       }
11611     }
11612   }
11613   return 0;
11614 }
11615
11616 /// CollectSingleShuffleElements - If V is a shuffle of values that ONLY returns
11617 /// elements from either LHS or RHS, return the shuffle mask and true. 
11618 /// Otherwise, return false.
11619 static bool CollectSingleShuffleElements(Value *V, Value *LHS, Value *RHS,
11620                                          std::vector<Constant*> &Mask) {
11621   assert(V->getType() == LHS->getType() && V->getType() == RHS->getType() &&
11622          "Invalid CollectSingleShuffleElements");
11623   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11624
11625   if (isa<UndefValue>(V)) {
11626     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11627     return true;
11628   } else if (V == LHS) {
11629     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11630       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11631     return true;
11632   } else if (V == RHS) {
11633     for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11634       Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i+NumElts));
11635     return true;
11636   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11637     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11638     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11639     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11640     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11641     
11642     if (!isa<ConstantInt>(IdxOp))
11643       return false;
11644     unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11645     
11646     if (isa<UndefValue>(ScalarOp)) {  // inserting undef into vector.
11647       // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11648       // transitively ok.
11649       if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11650         // If so, update the mask to reflect the inserted undef.
11651         Mask[InsertedIdx] = UndefValue::get(Type::Int32Ty);
11652         return true;
11653       }      
11654     } else if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)){
11655       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) &&
11656           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11657         unsigned ExtractedIdx =
11658           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11659         
11660         // This must be extracting from either LHS or RHS.
11661         if (EI->getOperand(0) == LHS || EI->getOperand(0) == RHS) {
11662           // Okay, we can handle this if the vector we are insertinting into is
11663           // transitively ok.
11664           if (CollectSingleShuffleElements(VecOp, LHS, RHS, Mask)) {
11665             // If so, update the mask to reflect the inserted value.
11666             if (EI->getOperand(0) == LHS) {
11667               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11668                  ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11669             } else {
11670               assert(EI->getOperand(0) == RHS);
11671               Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11672                 ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx+NumElts);
11673               
11674             }
11675             return true;
11676           }
11677         }
11678       }
11679     }
11680   }
11681   // TODO: Handle shufflevector here!
11682   
11683   return false;
11684 }
11685
11686 /// CollectShuffleElements - We are building a shuffle of V, using RHS as the
11687 /// RHS of the shuffle instruction, if it is not null.  Return a shuffle mask
11688 /// that computes V and the LHS value of the shuffle.
11689 static Value *CollectShuffleElements(Value *V, std::vector<Constant*> &Mask,
11690                                      Value *&RHS) {
11691   assert(isa<VectorType>(V->getType()) && 
11692          (RHS == 0 || V->getType() == RHS->getType()) &&
11693          "Invalid shuffle!");
11694   unsigned NumElts = cast<VectorType>(V->getType())->getNumElements();
11695
11696   if (isa<UndefValue>(V)) {
11697     Mask.assign(NumElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11698     return V;
11699   } else if (isa<ConstantAggregateZero>(V)) {
11700     Mask.assign(NumElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty, 0));
11701     return V;
11702   } else if (InsertElementInst *IEI = dyn_cast<InsertElementInst>(V)) {
11703     // If this is an insert of an extract from some other vector, include it.
11704     Value *VecOp    = IEI->getOperand(0);
11705     Value *ScalarOp = IEI->getOperand(1);
11706     Value *IdxOp    = IEI->getOperand(2);
11707     
11708     if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11709       if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11710           EI->getOperand(0)->getType() == V->getType()) {
11711         unsigned ExtractedIdx =
11712           cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11713         unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11714         
11715         // Either the extracted from or inserted into vector must be RHSVec,
11716         // otherwise we'd end up with a shuffle of three inputs.
11717         if (EI->getOperand(0) == RHS || RHS == 0) {
11718           RHS = EI->getOperand(0);
11719           Value *V = CollectShuffleElements(VecOp, Mask, RHS);
11720           Mask[InsertedIdx % NumElts] = 
11721             ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+ExtractedIdx);
11722           return V;
11723         }
11724         
11725         if (VecOp == RHS) {
11726           Value *V = CollectShuffleElements(EI->getOperand(0), Mask, RHS);
11727           // Everything but the extracted element is replaced with the RHS.
11728           for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i) {
11729             if (i != InsertedIdx)
11730               Mask[i] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NumElts+i);
11731           }
11732           return V;
11733         }
11734         
11735         // If this insertelement is a chain that comes from exactly these two
11736         // vectors, return the vector and the effective shuffle.
11737         if (CollectSingleShuffleElements(IEI, EI->getOperand(0), RHS, Mask))
11738           return EI->getOperand(0);
11739         
11740       }
11741     }
11742   }
11743   // TODO: Handle shufflevector here!
11744   
11745   // Otherwise, can't do anything fancy.  Return an identity vector.
11746   for (unsigned i = 0; i != NumElts; ++i)
11747     Mask.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, i));
11748   return V;
11749 }
11750
11751 Instruction *InstCombiner::visitInsertElementInst(InsertElementInst &IE) {
11752   Value *VecOp    = IE.getOperand(0);
11753   Value *ScalarOp = IE.getOperand(1);
11754   Value *IdxOp    = IE.getOperand(2);
11755   
11756   // Inserting an undef or into an undefined place, remove this.
11757   if (isa<UndefValue>(ScalarOp) || isa<UndefValue>(IdxOp))
11758     ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11759   
11760   // If the inserted element was extracted from some other vector, and if the 
11761   // indexes are constant, try to turn this into a shufflevector operation.
11762   if (ExtractElementInst *EI = dyn_cast<ExtractElementInst>(ScalarOp)) {
11763     if (isa<ConstantInt>(EI->getOperand(1)) && isa<ConstantInt>(IdxOp) &&
11764         EI->getOperand(0)->getType() == IE.getType()) {
11765       unsigned NumVectorElts = IE.getType()->getNumElements();
11766       unsigned ExtractedIdx =
11767         cast<ConstantInt>(EI->getOperand(1))->getZExtValue();
11768       unsigned InsertedIdx = cast<ConstantInt>(IdxOp)->getZExtValue();
11769       
11770       if (ExtractedIdx >= NumVectorElts) // Out of range extract.
11771         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);
11772       
11773       if (InsertedIdx >= NumVectorElts)  // Out of range insert.
11774         return ReplaceInstUsesWith(IE, UndefValue::get(IE.getType()));
11775       
11776       // If we are extracting a value from a vector, then inserting it right
11777       // back into the same place, just use the input vector.
11778       if (EI->getOperand(0) == VecOp && ExtractedIdx == InsertedIdx)
11779         return ReplaceInstUsesWith(IE, VecOp);      
11780       
11781       // We could theoretically do this for ANY input.  However, doing so could
11782       // turn chains of insertelement instructions into a chain of shufflevector
11783       // instructions, and right now we do not merge shufflevectors.  As such,
11784       // only do this in a situation where it is clear that there is benefit.
11785       if (isa<UndefValue>(VecOp) || isa<ConstantAggregateZero>(VecOp)) {
11786         // Turn this into shuffle(EIOp0, VecOp, Mask).  The result has all of
11787         // the values of VecOp, except then one read from EIOp0.
11788         // Build a new shuffle mask.
11789         std::vector<Constant*> Mask;
11790         if (isa<UndefValue>(VecOp))
11791           Mask.assign(NumVectorElts, UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11792         else {
11793           assert(isa<ConstantAggregateZero>(VecOp) && "Unknown thing");
11794           Mask.assign(NumVectorElts, ConstantInt::get(Type::Int32Ty,
11795                                                        NumVectorElts));
11796         } 
11797         Mask[InsertedIdx] = ConstantInt::get(Type::Int32Ty, ExtractedIdx);
11798         return new ShuffleVectorInst(EI->getOperand(0), VecOp,
11799                                      ConstantVector::get(Mask));
11800       }
11801       
11802       // If this insertelement isn't used by some other insertelement, turn it
11803       // (and any insertelements it points to), into one big shuffle.
11804       if (!IE.hasOneUse() || !isa<InsertElementInst>(IE.use_back())) {
11805         std::vector<Constant*> Mask;
11806         Value *RHS = 0;
11807         Value *LHS = CollectShuffleElements(&IE, Mask, RHS);
11808         if (RHS == 0) RHS = UndefValue::get(LHS->getType());
11809         // We now have a shuffle of LHS, RHS, Mask.
11810         return new ShuffleVectorInst(LHS, RHS, ConstantVector::get(Mask));
11811       }
11812     }
11813   }
11814
11815   return 0;
11816 }
11817
11818
11819 Instruction *InstCombiner::visitShuffleVectorInst(ShuffleVectorInst &SVI) {
11820   Value *LHS = SVI.getOperand(0);
11821   Value *RHS = SVI.getOperand(1);
11822   std::vector<unsigned> Mask = getShuffleMask(&SVI);
11823
11824   bool MadeChange = false;
11825
11826   // Undefined shuffle mask -> undefined value.
11827   if (isa<UndefValue>(SVI.getOperand(2)))
11828     return ReplaceInstUsesWith(SVI, UndefValue::get(SVI.getType()));
11829
11830   uint64_t UndefElts;
11831   unsigned VWidth = cast<VectorType>(SVI.getType())->getNumElements();
11832
11833   if (VWidth != cast<VectorType>(LHS->getType())->getNumElements())
11834     return 0;
11835
11836   uint64_t AllOnesEltMask = ~0ULL >> (64-VWidth);
11837   if (VWidth <= 64 &&
11838       SimplifyDemandedVectorElts(&SVI, AllOnesEltMask, UndefElts)) {
11839     LHS = SVI.getOperand(0);
11840     RHS = SVI.getOperand(1);
11841     MadeChange = true;
11842   }
11843   
11844   // Canonicalize shuffle(x    ,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask')
11845   // Canonicalize shuffle(undef,x,mask) -> shuffle(x, undef,mask').
11846   if (LHS == RHS || isa<UndefValue>(LHS)) {
11847     if (isa<UndefValue>(LHS) && LHS == RHS) {
11848       // shuffle(undef,undef,mask) -> undef.
11849       return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11850     }
11851     
11852     // Remap any references to RHS to use LHS.
11853     std::vector<Constant*> Elts;
11854     for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11855       if (Mask[i] >= 2*e)
11856         Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11857       else {
11858         if ((Mask[i] >= e && isa<UndefValue>(RHS)) ||
11859             (Mask[i] <  e && isa<UndefValue>(LHS))) {
11860           Mask[i] = 2*e;     // Turn into undef.
11861           Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11862         } else {
11863           Mask[i] = Mask[i] % e;  // Force to LHS.
11864           Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, Mask[i]));
11865         }
11866       }
11867     }
11868     SVI.setOperand(0, SVI.getOperand(1));
11869     SVI.setOperand(1, UndefValue::get(RHS->getType()));
11870     SVI.setOperand(2, ConstantVector::get(Elts));
11871     LHS = SVI.getOperand(0);
11872     RHS = SVI.getOperand(1);
11873     MadeChange = true;
11874   }
11875   
11876   // Analyze the shuffle, are the LHS or RHS and identity shuffles?
11877   bool isLHSID = true, isRHSID = true;
11878     
11879   for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i) {
11880     if (Mask[i] >= e*2) continue;  // Ignore undef values.
11881     // Is this an identity shuffle of the LHS value?
11882     isLHSID &= (Mask[i] == i);
11883       
11884     // Is this an identity shuffle of the RHS value?
11885     isRHSID &= (Mask[i]-e == i);
11886   }
11887
11888   // Eliminate identity shuffles.
11889   if (isLHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, LHS);
11890   if (isRHSID) return ReplaceInstUsesWith(SVI, RHS);
11891   
11892   // If the LHS is a shufflevector itself, see if we can combine it with this
11893   // one without producing an unusual shuffle.  Here we are really conservative:
11894   // we are absolutely afraid of producing a shuffle mask not in the input
11895   // program, because the code gen may not be smart enough to turn a merged
11896   // shuffle into two specific shuffles: it may produce worse code.  As such,
11897   // we only merge two shuffles if the result is one of the two input shuffle
11898   // masks.  In this case, merging the shuffles just removes one instruction,
11899   // which we know is safe.  This is good for things like turning:
11900   // (splat(splat)) -> splat.
11901   if (ShuffleVectorInst *LHSSVI = dyn_cast<ShuffleVectorInst>(LHS)) {
11902     if (isa<UndefValue>(RHS)) {
11903       std::vector<unsigned> LHSMask = getShuffleMask(LHSSVI);
11904
11905       std::vector<unsigned> NewMask;
11906       for (unsigned i = 0, e = Mask.size(); i != e; ++i)
11907         if (Mask[i] >= 2*e)
11908           NewMask.push_back(2*e);
11909         else
11910           NewMask.push_back(LHSMask[Mask[i]]);
11911       
11912       // If the result mask is equal to the src shuffle or this shuffle mask, do
11913       // the replacement.
11914       if (NewMask == LHSMask || NewMask == Mask) {
11915         std::vector<Constant*> Elts;
11916         for (unsigned i = 0, e = NewMask.size(); i != e; ++i) {
11917           if (NewMask[i] >= e*2) {
11918             Elts.push_back(UndefValue::get(Type::Int32Ty));
11919           } else {
11920             Elts.push_back(ConstantInt::get(Type::Int32Ty, NewMask[i]));
11921           }
11922         }
11923         return new ShuffleVectorInst(LHSSVI->getOperand(0),
11924                                      LHSSVI->getOperand(1),
11925                                      ConstantVector::get(Elts));
11926       }
11927     }
11928   }
11929
11930   return MadeChange ? &SVI : 0;
11931 }
11932
11933
11934
11935
11936 /// TryToSinkInstruction - Try to move the specified instruction from its
11937 /// current block into the beginning of DestBlock, which can only happen if it's
11938 /// safe to move the instruction past all of the instructions between it and the
11939 /// end of its block.
11940 static bool TryToSinkInstruction(Instruction *I, BasicBlock *DestBlock) {
11941   assert(I->hasOneUse() && "Invariants didn't hold!");
11942
11943   // Cannot move control-flow-involving, volatile loads, vaarg, etc.
11944   if (isa<PHINode>(I) || I->mayWriteToMemory() || isa<TerminatorInst>(I))
11945     return false;
11946
11947   // Do not sink alloca instructions out of the entry block.
11948   if (isa<AllocaInst>(I) && I->getParent() ==
11949         &DestBlock->getParent()->getEntryBlock())
11950     return false;
11951
11952   // We can only sink load instructions if there is nothing between the load and
11953   // the end of block that could change the value.
11954   if (I->mayReadFromMemory()) {
11955     for (BasicBlock::iterator Scan = I, E = I->getParent()->end();
11956          Scan != E; ++Scan)
11957       if (Scan->mayWriteToMemory())
11958         return false;
11959   }
11960
11961   BasicBlock::iterator InsertPos = DestBlock->getFirstNonPHI();
11962
11963   I->moveBefore(InsertPos);
11964   ++NumSunkInst;
11965   return true;
11966 }
11967
11968
11969 /// AddReachableCodeToWorklist - Walk the function in depth-first order, adding
11970 /// all reachable code to the worklist.
11971 ///
11972 /// This has a couple of tricks to make the code faster and more powerful.  In
11973 /// particular, we constant fold and DCE instructions as we go, to avoid adding
11974 /// them to the worklist (this significantly speeds up instcombine on code where
11975 /// many instructions are dead or constant).  Additionally, if we find a branch
11976 /// whose condition is a known constant, we only visit the reachable successors.
11977 ///
11978 static void AddReachableCodeToWorklist(BasicBlock *BB, 
11979                                        SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> &Visited,
11980                                        InstCombiner &IC,
11981                                        const TargetData *TD) {
11982   SmallVector<BasicBlock*, 256> Worklist;
11983   Worklist.push_back(BB);
11984
11985   while (!Worklist.empty()) {
11986     BB = Worklist.back();
11987     Worklist.pop_back();
11988     
11989     // We have now visited this block!  If we've already been here, ignore it.
11990     if (!Visited.insert(BB)) continue;
11991
11992     DbgInfoIntrinsic *DBI_Prev = NULL;
11993     for (BasicBlock::iterator BBI = BB->begin(), E = BB->end(); BBI != E; ) {
11994       Instruction *Inst = BBI++;
11995       
11996       // DCE instruction if trivially dead.
11997       if (isInstructionTriviallyDead(Inst)) {
11998         ++NumDeadInst;
11999         DOUT << "IC: DCE: " << *Inst;
12000         Inst->eraseFromParent();
12001         continue;
12002       }
12003       
12004       // ConstantProp instruction if trivially constant.
12005       if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(Inst, TD)) {
12006         DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *Inst;
12007         Inst->replaceAllUsesWith(C);
12008         ++NumConstProp;
12009         Inst->eraseFromParent();
12010         continue;
12011       }
12012      
12013       // If there are two consecutive llvm.dbg.stoppoint calls then
12014       // it is likely that the optimizer deleted code in between these
12015       // two intrinsics. 
12016       DbgInfoIntrinsic *DBI_Next = dyn_cast<DbgInfoIntrinsic>(Inst);
12017       if (DBI_Next) {
12018         if (DBI_Prev
12019             && DBI_Prev->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint
12020             && DBI_Next->getIntrinsicID() == llvm::Intrinsic::dbg_stoppoint) {
12021           IC.RemoveFromWorkList(DBI_Prev);
12022           DBI_Prev->eraseFromParent();
12023         }
12024         DBI_Prev = DBI_Next;
12025       }
12026
12027       IC.AddToWorkList(Inst);
12028     }
12029
12030     // Recursively visit successors.  If this is a branch or switch on a
12031     // constant, only visit the reachable successor.
12032     TerminatorInst *TI = BB->getTerminator();
12033     if (BranchInst *BI = dyn_cast<BranchInst>(TI)) {
12034       if (BI->isConditional() && isa<ConstantInt>(BI->getCondition())) {
12035         bool CondVal = cast<ConstantInt>(BI->getCondition())->getZExtValue();
12036         BasicBlock *ReachableBB = BI->getSuccessor(!CondVal);
12037         Worklist.push_back(ReachableBB);
12038         continue;
12039       }
12040     } else if (SwitchInst *SI = dyn_cast<SwitchInst>(TI)) {
12041       if (ConstantInt *Cond = dyn_cast<ConstantInt>(SI->getCondition())) {
12042         // See if this is an explicit destination.
12043         for (unsigned i = 1, e = SI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12044           if (SI->getCaseValue(i) == Cond) {
12045             BasicBlock *ReachableBB = SI->getSuccessor(i);
12046             Worklist.push_back(ReachableBB);
12047             continue;
12048           }
12049         
12050         // Otherwise it is the default destination.
12051         Worklist.push_back(SI->getSuccessor(0));
12052         continue;
12053       }
12054     }
12055     
12056     for (unsigned i = 0, e = TI->getNumSuccessors(); i != e; ++i)
12057       Worklist.push_back(TI->getSuccessor(i));
12058   }
12059 }
12060
12061 bool InstCombiner::DoOneIteration(Function &F, unsigned Iteration) {
12062   bool Changed = false;
12063   TD = &getAnalysis<TargetData>();
12064   
12065   DEBUG(DOUT << "\n\nINSTCOMBINE ITERATION #" << Iteration << " on "
12066              << F.getNameStr() << "\n");
12067
12068   {
12069     // Do a depth-first traversal of the function, populate the worklist with
12070     // the reachable instructions.  Ignore blocks that are not reachable.  Keep
12071     // track of which blocks we visit.
12072     SmallPtrSet<BasicBlock*, 64> Visited;
12073     AddReachableCodeToWorklist(F.begin(), Visited, *this, TD);
12074
12075     // Do a quick scan over the function.  If we find any blocks that are
12076     // unreachable, remove any instructions inside of them.  This prevents
12077     // the instcombine code from having to deal with some bad special cases.
12078     for (Function::iterator BB = F.begin(), E = F.end(); BB != E; ++BB)
12079       if (!Visited.count(BB)) {
12080         Instruction *Term = BB->getTerminator();
12081         while (Term != BB->begin()) {   // Remove instrs bottom-up
12082           BasicBlock::iterator I = Term; --I;
12083
12084           DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12085           ++NumDeadInst;
12086
12087           if (!I->use_empty())
12088             I->replaceAllUsesWith(UndefValue::get(I->getType()));
12089           I->eraseFromParent();
12090         }
12091       }
12092   }
12093
12094   while (!Worklist.empty()) {
12095     Instruction *I = RemoveOneFromWorkList();
12096     if (I == 0) continue;  // skip null values.
12097
12098     // Check to see if we can DCE the instruction.
12099     if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12100       // Add operands to the worklist.
12101       if (I->getNumOperands() < 4)
12102         AddUsesToWorkList(*I);
12103       ++NumDeadInst;
12104
12105       DOUT << "IC: DCE: " << *I;
12106
12107       I->eraseFromParent();
12108       RemoveFromWorkList(I);
12109       continue;
12110     }
12111
12112     // Instruction isn't dead, see if we can constant propagate it.
12113     if (Constant *C = ConstantFoldInstruction(I, TD)) {
12114       DOUT << "IC: ConstFold to: " << *C << " from: " << *I;
12115
12116       // Add operands to the worklist.
12117       AddUsesToWorkList(*I);
12118       ReplaceInstUsesWith(*I, C);
12119
12120       ++NumConstProp;
12121       I->eraseFromParent();
12122       RemoveFromWorkList(I);
12123       continue;
12124     }
12125
12126     if (TD && I->getType()->getTypeID() == Type::VoidTyID) {
12127       // See if we can constant fold its operands.
12128       for (User::op_iterator i = I->op_begin(), e = I->op_end(); i != e; ++i) {
12129         if (ConstantExpr *CE = dyn_cast<ConstantExpr>(i)) {
12130           if (Constant *NewC = ConstantFoldConstantExpression(CE, TD))
12131             i->set(NewC);
12132         }
12133       }
12134     }
12135
12136     // See if we can trivially sink this instruction to a successor basic block.
12137     if (I->hasOneUse()) {
12138       BasicBlock *BB = I->getParent();
12139       BasicBlock *UserParent = cast<Instruction>(I->use_back())->getParent();
12140       if (UserParent != BB) {
12141         bool UserIsSuccessor = false;
12142         // See if the user is one of our successors.
12143         for (succ_iterator SI = succ_begin(BB), E = succ_end(BB); SI != E; ++SI)
12144           if (*SI == UserParent) {
12145             UserIsSuccessor = true;
12146             break;
12147           }
12148
12149         // If the user is one of our immediate successors, and if that successor
12150         // only has us as a predecessors (we'd have to split the critical edge
12151         // otherwise), we can keep going.
12152         if (UserIsSuccessor && !isa<PHINode>(I->use_back()) &&
12153             next(pred_begin(UserParent)) == pred_end(UserParent))
12154           // Okay, the CFG is simple enough, try to sink this instruction.
12155           Changed |= TryToSinkInstruction(I, UserParent);
12156       }
12157     }
12158
12159     // Now that we have an instruction, try combining it to simplify it...
12160 #ifndef NDEBUG
12161     std::string OrigI;
12162 #endif
12163     DEBUG(std::ostringstream SS; I->print(SS); OrigI = SS.str(););
12164     if (Instruction *Result = visit(*I)) {
12165       ++NumCombined;
12166       // Should we replace the old instruction with a new one?
12167       if (Result != I) {
12168         DOUT << "IC: Old = " << *I
12169              << "    New = " << *Result;
12170
12171         // Everything uses the new instruction now.
12172         I->replaceAllUsesWith(Result);
12173
12174         // Push the new instruction and any users onto the worklist.
12175         AddToWorkList(Result);
12176         AddUsersToWorkList(*Result);
12177
12178         // Move the name to the new instruction first.
12179         Result->takeName(I);
12180
12181         // Insert the new instruction into the basic block...
12182         BasicBlock *InstParent = I->getParent();
12183         BasicBlock::iterator InsertPos = I;
12184
12185         if (!isa<PHINode>(Result))        // If combining a PHI, don't insert
12186           while (isa<PHINode>(InsertPos)) // middle of a block of PHIs.
12187             ++InsertPos;
12188
12189         InstParent->getInstList().insert(InsertPos, Result);
12190
12191         // Make sure that we reprocess all operands now that we reduced their
12192         // use counts.
12193         AddUsesToWorkList(*I);
12194
12195         // Instructions can end up on the worklist more than once.  Make sure
12196         // we do not process an instruction that has been deleted.
12197         RemoveFromWorkList(I);
12198
12199         // Erase the old instruction.
12200         InstParent->getInstList().erase(I);
12201       } else {
12202 #ifndef NDEBUG
12203         DOUT << "IC: Mod = " << OrigI
12204              << "    New = " << *I;
12205 #endif
12206
12207         // If the instruction was modified, it's possible that it is now dead.
12208         // if so, remove it.
12209         if (isInstructionTriviallyDead(I)) {
12210           // Make sure we process all operands now that we are reducing their
12211           // use counts.
12212           AddUsesToWorkList(*I);
12213
12214           // Instructions may end up in the worklist more than once.  Erase all
12215           // occurrences of this instruction.
12216           RemoveFromWorkList(I);
12217           I->eraseFromParent();
12218         } else {
12219           AddToWorkList(I);
12220           AddUsersToWorkList(*I);
12221         }
12222       }
12223       Changed = true;
12224     }
12225   }
12226
12227   assert(WorklistMap.empty() && "Worklist empty, but map not?");
12228     
12229   // Do an explicit clear, this shrinks the map if needed.
12230   WorklistMap.clear();
12231   return Changed;
12232 }
12233
12234
12235 bool InstCombiner::runOnFunction(Function &F) {
12236   MustPreserveLCSSA = mustPreserveAnalysisID(LCSSAID);
12237   
12238   bool EverMadeChange = false;
12239
12240   // Iterate while there is work to do.
12241   unsigned Iteration = 0;
12242   while (DoOneIteration(F, Iteration++))
12243     EverMadeChange = true;
12244   return EverMadeChange;
12245 }
12246
12247 FunctionPass *llvm::createInstructionCombiningPass() {
12248   return new InstCombiner();
12249 }
12250
12251